На головну

Розподіл твердих тіл на метали, діелектрики та напівпровідники в зонної теорії.

  1.  I. Визначення термінів і предмет дослідження
  2.  II. Визначення закону руху системи.
  3.  II. РОЗПОДІЛ ТРУДОМІСТКОСТІ ПО РОЗДІЛАХ, ТЕМАМИ ДИСЦИПЛІНИ І ВИДІВ НАВЧАЛЬНОЇ РОБОТИ
  4.  III. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ПО семестр, РОЗДІЛІВ, ТЕМ, ВИДІВ НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ
  5.  III. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ЗА ТЕМАМИ І ВИДАМИ НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ
  6.  V. Визначення ціни і обсягу виробництва в умовах монополії.
  7.  V. розподіл годин курсу за темами

Електричні властивості провідників (металів), власних напівпровідників, діелектриків і домішкових напівпровідників - з позицій зонної теорії можна пояснити різною заполненностью зон електронами і шириною забороненої зони DЕ. Електрон тільки тоді «приймає», яка надається йому енергію, коли він при цьому має можливість перейти на більш високий вільний енергетичний рівень.

Метали.

У металів зона провідності частково заповнена електронами, там безліч вільних рівнів, енергетичне відстань між якими дуже мало. Досить прикласти до металу невелику різницю потенціалів, і метал починає проводити струм. Електрони «приймають» сообщаемую їм енергію, в цій зоні у них великі енергетичні можливості. Провідниками струму в металах є електрони.

2. Власні і домішкові напівпровідники. Донорні і акцепторні домішки. Намалюйте схеми енергетичних зон. Вкажіть зону провідності, валентну зону і розташування домішкових рівнів.

власні напівпровідники - Це речовини, що складаються з однотипних атомів. За рахунок енергії теплового руху електрони переходять в зону провідності, там безліч вільних рівнів, і електрони можуть стати носіями струму.

Одночасно в валентної зоні звільняється така ж кількість дірок. дірка - Це особливий стан електрона, яке поводиться як позитивний заряд +е. Таким чином, провідність власних напівпровідників одночасно і електронна і діркова. У власних напівпровідників ширина забороненої зони DЕ невелика від сотих часток до 2-3 еВ.

Домішкові напівпровідники. Якщо до власного напівпровідника додати невелику кількість чужорідних атомів (<0,1%), то в зонного схемою власного напівпровідника з'являться додатково зони домішки. Ці зони дуже вузькі, зазвичай говорять не зона, а домішкові рівні. Залежно від валентності домішки можливі два варіанти:

1) Домішкові рівні заповнені електронами і розташовуються нижче зони провідності поблизу її дна. За рахунок енергії теплового руху електрони з домішкових рівнів потрапляють в зону провідності, де у них великі енергетичні можливості, т. К. Рівні вільні. Такі домішки називають донорними домішками ( «постачальники електронів»), а сам напівпровідник називають домішковим полупроводником n - типу (донорний або електронний напівпровідник).

При переході електронів в зону провідності, в примесной зоні утворюються дірки, але їх енергія може змінюватися в дуже вузькому інтервалі. Тому розрізняють два типи носіїв струму: основні носії - електрони і неосновні носії - дірки.

2) Домішкові рівні порожні і розташовуються поблизу валентної зони. Електрони з валентної зони за рахунок енергії теплового руху переходять на вільні домішкові рівні, тут їх енергія може змінюватися в дуже вузькому інтервалі. У зону провідності електрони можуть потрапити тільки при значному підвищенні температури, т. К. Ширина забороненої зони DЕ2>> DЕ1. У дірок, які утворилися в валентної зоні, великі енергетичні можливості. Такі домішки називають акцепторними домішками, а напівпровідник називають домішковим полупроводником р-типу (акцепторні або дірковий напівпровідник).

Донорними домішками стають речовини з більшою валентністю, а акцепторними - з меншою, ніж валентність основного власного напівпровідника. Наприклад, для 4-х валентного германію донорними будуть 5-ти валентні речовини, а 3-х валентні - акцепторними.

3. Залежність питомого опору металів від температури. Намалюйте характерний графік . Як якісно можна пояснити цю залежність на основі квантової механіки? Чому при дуже низьких температурах перестає залежати від температури?

Питомий опір r (Ом / м ?) пов'язано зворотною залежністю з питомою електропровідністю s (провідність, м / Ом). Чим менше опір, тим більше провідність: .

 На малюнках показана характерна залежність опору звичайних, не надпровідних металів від температури. При помірних температурах опір прямо пропорційно температурі (лівий графік). При дуже низьких температурах (правий графік) опір спочатку різко зменшується, а потім прагне до деякої постійної величини, званої залишковим опором.

На опір металів впливають два фактори:

1) теплові коливання іонів у вузлах решітки;

2) наявність дефектів решітки, головним чином, присутність чужорідних атомів - домішок.

Зі зменшенням температури коливання іонів стають менш інтенсивними і опір зменшується. Але кількість домішок при цьому залишається постійним. Тому при дуже низьких температурах опір перестає зменшуватися, прагнучи до деякої постійної величини rОСТ.

4. Температурна залежність провідності для власних і домішкових напівпровідників. Напишіть формули і намалюйте графіки и . Поясніть, як за графіком можна оцінити ширину забороненої зони.

 




 Квантова фізика. Виникнення квантової фізики. |  Тема 1. Теплове випромінювання. |  Випромінювання електромагнітних хвиль, що відбувається за рахунок енергії теплового руху молекул, називають тепловим випромінюванням. |  Тема 2. Дуалізм властивостей електромагнітного випромінювання. |  Тема 3. Фотоефект. |  Тема 4. Ефект Комптона. |  Тема 5. Енергетичні спектри атомів і модель атома Бора. |  Тема 6. Принципи квантової механіки. Рівняння Шредінгера. |  Тема 7. Застосування рівняння Шредінгера. |  Тема 8. Квантові числа. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати