Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Движение электрона в тормозящем электрическом полеСодержание книги Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Движение электрона в поперечном электрическом поле Движение электрона в магнитных полях Зонная энергетическая диаграмма
е = 1,6∙10-19 Кл m = 9,1∙10-31 кг
Const
1) Движение электронов в ускоряющем электрическом поле. Рассмотрим однородное электрическое поле с напряжённостью Е=U/d.
U
+
F J 0 -
-
Рис. 1
На единичный положительный заряд, помещённый в электрическое поле, действует сила, рав- ная по величине напряжённости этого поля. F = E – для единичного положительного заряда. F = - e ∙ E – для электрона. Знак «-» показывает, что сила действующая на электрон, направлена против линии напряжён- ности электрического поля. Под действием данной силы электрон будет двигаться равноуско- ренно и приобретёт максимальную скорость в конце пути. Поле, линии напряжённости кото- рого направлены навстречу вектору начальной скорости электрона J0, называется ускоряю- щим электрическим полем. Определим максимальную скорость электрона. Работа по переме- щению электрона из одной точки поля в другую равна произведению заряда электрона на раз- ность потенциалов между этими точками. A = e ∙ U Данная работа затрачивается на сообщение электрону кинетической энергии.
Wк = е m ×-0 , где J – конечная скорость электрона. Будем считать, что J0= 0 A = Wк, e × U = m ×, = 2 × e × U, m так как eи m- константы, то
»600
× U. Из последней формулы видно, что скорость электрона в электрическом поле определяется только величиной напряжения между двумя точками поля, и поэтому скорость электрона ино- гда характеризуют этим напряжением. Движение электрона в тормозящем электрическом поле.
U F +
- J0
-
Рис. 2 Под действием силы F электрон будет двигаться равнозамедленно, в какой-то точке поля он остановится и начнёт двигаться в обратном направлении. Электрическое поле, линии напряжённости которого совпадают по направлению с вектором начальной скорости электро- на, называется тормозящим электрическим полем. Движение электрона в поперечном электрическом поле. Поперечным электрическим полем называется поле, линии напряжённости которого перпен- дикулярны вектору начальной скорости электрона.
U + F J0 -
-
Рис. 3 За счёт действия силы F возникает вертикальная составляющая скорости электрона, которая будет всё время увеличиваться. Начальная скорость J0 остаётся постоянной, в результате чего траектория движения электрона будет представлять собой параболу. При вылете электрона за пределы действия поля он будет двигаться по прямой. Движение электрона в магнитных полях. F = B∙e∙J0∙sinα – сила Лоренца. При α = 900 получим sinα = 1. При α = 900 траектория будет представлять собой дугу окружности. S
B
- J0 Fл S
B J 0
N -
N
Рис. 4 Рис. 5
Когда α ≠ 900, вектор скорости электрона можно разложить на две составляющие – попереч- ную и продольную относительно направления магнитных силовых линий (рис. 5). Под дей- ствием поперечной составляющей электрон будет двигаться по окружности, а под действием продольной составляющей - двигаться поступательно. В результате траектория будет пред- ставлять собой спираль. Зонная энергетическая диаграмма. У проводников большое количество свободных электронов, у диэлектриков валентные элек- троны удерживаются ковалентными связями, у полупроводников структура как у диэлектри- ков, но ковалентные связи значительно слабее. Достаточно сравнительно небольшого количе- ства энергии, получаемой из внешней среды (температура, освещённость, сильное электриче- ское поле) чтобы электроны полупроводника разорвали ковалентные связи и стали свободны- ми. Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, удерживаемого ковалентной связью, называется зоной валентности, или валентной зоной. Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, разорвавшего ковалентную связь и ставшего свободным, называется зоной проводимости. Графическое изображение этих энергетических зон называется зонной энергетической диаграммой.
W Для полупроводников
Wп
Wв
Рис. 6 Для того, чтобы электрон смог разорвать ковалентную связь и стать свободным, он должен получить энергию, большую ширины запрещённой зоны.
W Для диэлектриков Зона проводимости Wп W Д ля пр о в о дник о в
D W=Wп-Wв Wв Запрещённая зона Wп
Wв Зона валентности
Рис. 7
Р ис. 8
Электропроводность полупроводников
Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках
1) Собственная проводимость полупроводников. Собственным полупроводником, или же полупроводником i-типа называется идеально химически чистый полупроводник с однородной кристаллической решёткой.
Ge Si 4-х валентны
Кристаллическая структура полупроводника на плоскости может быть определена следую- щим образом.
- - -
- Si
- -
- Si - - Si - -
- - + - + - Si - - Si -
+ - -
Si -
- - -
Рис. 9
Если электрон получил энергию, большую ширины запрещённой зоны, он разрывает кова- лентную связь и становится свободным. На его месте образуется вакансия, которая имеет по- ложительный заряд, равный по величине заряду электрона и называется дыркой. В полупро- воднике i-типа концентрация электронов ni равна концентрации дырок pi. То есть ni=pi. Процесс образования пары зарядов электрон и дырка называется генерацией заряда. Свободный электрон может занимать место дырки, восстанавливая ковалентную связь и при этом излучая избыток энергии. Такой процесс называется рекомбинацией зарядов. В процессе рекомбинации и генерации зарядов дырка как бы движется в обратную сторону от направле- ния движения электронов, поэтому дырку принято считать подвижным положительным носи- телем заряда. Дырки и свободные электроны, образующиеся в результате генерации носителей заряда, называются собственными носителями заряда, а проводимость полупроводника за счёт собственных носителей заряда называется собственной проводимостью проводника. Примесная проводимость проводников. Так как у полупроводников i-типа проводимость существенно зависит от внешних условий, в полупроводниковых приборах применяются примесные полупроводники.
Si - Si +
Р -
Si Si
Рис. 10 Если в полупроводник ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанав- ливают ковалентные связи с атомами полупроводника, а пятый электрон остаётся свободным. За счёт этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок. Примесь, за счёт которой ni>pi, называется донорной примесью. Полупроводник, у которого ni>pi, называется полупроводником с электронным типом проводимости, или полупроводником n-типа. В полупроводнике n-типа электроны называются основными носителями заряда, а дыр- ки – неосновными носителями заряда.
Si Si +
В - +
Si Si
Рис. 11 При введении трёхвалентной примеси три её валентных электрона восстанавливают ковалент- ную связь с атомами полупроводника, а четвёртая ковалентная связь оказывается не восста- новленной, т. е. имеет место дырка. В результате этого концентрация дырок будет больше кон- центрации электронов. Примесь, при которой pi>ni, называется акцепторной примесью. Полупроводник, у которого pi>ni, называется полупроводником с дырочным типом проводимости, или полупроводником p-типа. В полупроводнике p-типа дырки называются основными носителями заряда, а электро- ны – неосновными носителями заряда. Реальное количество примесей в полупроводнике составляет примерно 1015 1/см3. Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках. Дрейфовый ток в полупроводнике – это ток, возникающий за счёт приложенного электриче- ского поля. При этом электроны движутся навстречу линиям напряжённости поля, а дырки – по направлению линий напряжённости поля. Диффузионный ток – это ток, возникающий из-за неравномерной концентрации носителей заряда. n2>n1. n2-n1=Δn.
E
n1 n2 -
D x
Рис. 12 n Отношение x – это градиент неравномерности концентрации примесей. Величина диф- n фузионного тока будет определяться градиентом неравномерности n x и будет составлять In.диф = e × Dn ×, x p Ip.диф =- e × Dp × x, где Dp и Dn – коэффициенты диффузии.
Электронно-дырочный (p-n) переход
Образование электронно-дырочного перехода
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; просмотров: 466; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.78.182 (0.011 с.) |