Зонная теория. Проводники., п/п, диэлектрики. Пров. П/п (эл,, дыр., соб., прим.). P-n переход.
Энергетический уровень – значение энергии, которым только и может обладать электрон.
В результате взаимного влияния соседних атомов решётки энергетические уровни расщепляются и превращаются в энергетические зоны.
При нулевой температуре все электроны находятся в валентной зоне, прикладывая разность потенциалов можно получить проводимость только у металла.
Принцип Паули: на каждом уровне может находиться не более двух электронов.
Виды собственной проводимости: электронная и дырочная.
Для того, чтобы полупроводник получил возможность проводить электричество необходимо сообщить его электронам дополнительную энергию, достаточную для перехода электронов в зону проводимости. Простейшим способом является нагревание. Проводимость, осуществляемая за счёт электронов в зоне проводимости, называется электронной.
Атом, который был покинут электроном становится ионом и в его валентной зоне появляется дырка. Под действием сил внешнего поля электрон из валентной зоны соседнего атома может занять дырку, что эффективно выглядит как перемещение по образцу. Такая проводимость называется дырочной. Соответствующие носители заряда положительны и проводисоть протекает в валентной зоне.
Примесная проводимость.
Уровень
сурьмы в Ge (Германий);
донорная примесь
In
(Индий) в Ge; акцепторная
примесь
Приводя в контакт полупроводники p-типа и n-типа, в результате диффузии электронов получим запирающий слой, в котором имеется собственное электрическое поле.
При включении полупроводникового диода в цепь с переменным напряжением происходит выпрямление тока, то есть пропускание тока только в одну сторону.
Магнитные силы и поля. Сила Лоренца. Сила Ампера
Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами.
Модуль вектора индукции магнитного поля можно определить как отношение максимальной силы Fmax, с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины (l = 1 м), к силе тока I в проводнике:
В СИ единицей индукции магнитного поля является 1 Тл (Тесла): 1 Тл = 1 Н/(1 А ⋅ 1 м).
Сила Лоренца — это сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу.
Модуль силы Лоренца равен произведению модуля индукции магнитного поля B⃗ , в котором находится заряженная частица, модуля заряда q этой частицы, ее скорости υ и синуса угла между направлениями скорости и вектора индукции магнитного поля.
Для определения направления силы Лоренца применяют правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля ( B⃗ ) входил в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направления скорости движения положительно заряженной частицы ( υ⃗ ), тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца ( F⃗ L). Для отрицательной частицы четыре вытянутых пальца направляют против скорости движения частицы.
Так как сила Лоренца перпендикулярна вектору скорости частицы, то она не может изменить значение скорости, а изменяет только ее направление и, следовательно, не совершает работы.
Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.
Модуль силы Ампера равен произведению модуля индукции магнитного поля B, в котором находится проводник с током, длины этого проводника l, силы тока I в нем и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля.
Этой формулой можно пользоваться:
если длина проводника такая, что индукция во всех точках проводника может считаться одинаковой;
если магнитное поле однородное (тогда длина проводника может быть любой, но при этом проводник целиком должен находиться в поле).
Для определения направления силы Ампера применяют правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля ( B⃗ ) входил в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление тока (I), тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера ( F⃗ A).
Из выражения следует, что сила Ампера равна нулю, если проводник с током расположен вдоль линий магнитной индукции, и максимальна, если проводник перпендикулярен этим линиям.
Силы, действующие на проводник с током в магнитном поле, широко используются в технике. Электродвигатели и генераторы, устройства для записи звука в магнитофонах, телефоны и микрофоны — во всех этих и во множестве других приборов и устройств используется взаимодействие токов, токов и магнитов и т.д.