21)Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n переход). Действие внешней разности потенциалов на p-n переход.

Тонкий слой на границе двух полупроводников, один из которых имеет электронную, а другой – дырочную проводимость, называется электронно-дырочным переходом или p-n переходом. Эти области отличаются типами примесной проводимости.

В полупроводниках n-типа основными носителями являются электроны, а неосновными - дырки. При контакте p-n области происходит перемещение электронов из n области в область дырок p, а также дырок из области p в область n. И в месте контакта возникает электрическое поле с напряжённостью , которое препятствует дальнейшему встречному движению дырок и электронов. При определенной толщине p-n перехода наступает состояние равновесия уровня Ферми в основных зарядах; выравнивается и образуется контактный слой, который является запирающим. Поток основных носителей тока компенсируется потоками неосновных носителей и ток через p-n переход равен нулю.

Рисунок 40 – Схема p-n перехода

Действие внешней разности потенциалов на p-n переход.

Пусть внешняя разность потенциалов (РП) приложена в направлении, совпадающим с направлением контактной РП (рисунок 41, а). Такое подключение называется обратным или запирающим. Основных носителей это поле будет отталкивать от границы перехода, что приведет к возрастанию запирающего слоя и, соответственно, к увеличению сопротивления перехода. При большой величине приложенного напряжения полный ток через p-n переход будет обусловлен неосновными носителями и по величине будет очень малым.

Рисунок 41 – Действие внешней разности потенциалов

При прямом подключении вектор внешнего поля будет направлен противоположно вектору напряженности внутреннего поля перехода. Уменьшение напряженности внутреннего поля приводит к уменьшению электрического сопротивления, внешнее поле как бы подталкивает основные носители к границе между областями, вследствие чего ширина запирающего слоя сокращается, в прямом направлении ток через p-n переход обусловлен основными носителями – электронами и дырками. Такая одностороння проводимость p-n-перехода используется для выпрямления переменного тока в полупроводниковых диодах.

22)Основные свойства и строения ядра. Дефект массы и энергии связи ядра. Ядерные силы.

Ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд. Атомные ядра называют нуклидами.

Все нуклиды состоят из элементарных частиц, которые называются нуклоны (протоны, нейтроны).

Обозначения ядер:

– зарядовое число, равное числу протонов. – массовое число, определяет число нуклонов в ядре.

Если у элементов одинаковое зарядовое число, но разные массы, то такие элементы называются изотопами.

Изобары – одиноковая атомная масса, но разные заряды:

Изотопы - одинаковое зарядовое число, но разные массы:

Радиус ядра: , где – коэффициент пропорциональности, постоянный для ядер.

Нуклоны в ядре удерживаются относительно друг друга с помощью ядерных сил. Это особое фундаментальное взаимодействие, которое называется сильным взаимодействием – сильнее гравитационного, электрического и магнитного.

Свойства:

1. Короткодействующие

2. Являются силами притяжения

3. Обладают зарядовой независимостью, то есть одинаково действуют между протонами, нейтронами, протонами-и-нейтронами.

4. Зависят от спина, взаимной ориентации.

5. Обладают свойством насыщения.

Масса атома меньше массы составляющих его нуклидов. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра.

Энергия связи численно равна работе, которую надо совершить, чтобы разбить ядро на отдельные невзаимодействующие нуклоны, не сообщая им кинетической энергии.

Дефект массы:

Иначе дефект массы можно вычислить через массу водорода.

Удельная энергия связи – энергия связи на 1 нуклон. Чем выше удельная энергия связи, тем устойчивее ядро.