Вопрос 27

Проводимость собственных полупроводников, обусловленная электронами, называется электронной проводимостью или проводимостью n-типа.

В результате тепловых забросов электронов из зоны I в зону II в валентной зоне возникают вакантные состояния, получившие название дырок. Проводимость собственных полупроводников, обусловленная квазичастицами — дырками, называется дырочной проводимостью или проводимостью p-типа. 

В собственных полупроводниках наблюдаются два механизма проводимости: электронный и дырочный. Число электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне, так как последние соответствуют электронам, возбужденным в зону проводимости. Следовательно, если концентрации электронов проводимости и дырок. Проводимость полупроводников всегда является возбужденной, т. е. появляется только под действием внешних факторов (температуры, облучения, сильных электрических полей и т. д.).

Вопрос 28

28.В полупроводниках носителями заряда являются электроны и дырки. Отношение их концентраций определяет тип проводимости полупроводника.

Неосновные носители заряда - в п-п - носители заряда, концентрация которых не определяет тип проводимости. В полупроводниках n-типа неосновными носителями заряда являются дырки, а в п-п p-типа – электроны. Основные носители заряда - в п-п - носители заряда, концентрация которых определяет тип проводимости. В п-п n-типа основными носителями заряда являются электроны, а в п-п p-типа - дырки. Если положительный потенциал приложен к p-области, то потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число основных носителей, способных преодолеть барьер. Как только эти носители миновали p — n-переход, они становятся неосновными. При температурах, отличных от абсолютного нуля, имеется конечная вероятность того, что некоторые из электронов за счёт тепловых флуктуаций (неравномерного распределения тепловой энергии между частицами) преодолеют потенциальный барьер и окажутся в зоне проводимости. В собственном полупроводнике каждый переход электрона в зону проводимости сопровождается образованием дырки в валентной зоне. Чем выше температура и меньше ширина запрещённой зоны, тем выше скорость тепловой генерации носителей заряда (электронов и дырок). Одновременно с генерацией в полупроводнике непрерывно идёт и обратный процесс: рекомбинация носителей заряда, т. е. возвращение электронов в валентную зону с исчезновением пары носителей заряда (электрон–дырка). В результате протекания двух конкурирующих процессов в полупроводнике при любой температуре устанавливается некоторая равновесная концентрация электронов n0 и дырок р0.

Вопрос 29

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электронного излучения.. Фотоэффект был открыт Герцем в 1887 году.

А.Г. Столетов установил три Закона фотоэффекта.

1) При фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещённости катода).

2) Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется его частотой, а именно линейно возрастает с увеличением частоты.

3) Для каждого металла существует «красная граница» фотоэффекта, т.е. минимальная частота света, при которой фотоэффект еще возможен.

Из вольтамперной характеристики следует, что при U=0 фототок не исчезает. Следовательно, электроны, выбитые светом из катода, обладают некоторой начальной скоростью v, а значит, и отличной от нуля кинетической энергией и могут достигнуть анода без внешнего поля. Для того чтобы фототок стал равным нулю, необходимо приложить задерживающее напряжение U0. При U=U0 ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью vmax, не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода. Следовательно, т. е., измерив задерживающее напряжение U0, можно определить максимальные значе­ния скорости и кинетической энергии фотоэлектронов.

Ответ 30.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет энергии теплового движения атомов и молекул. Основной величиной, характеризующей тепловое состояние тел, является температура. Для спектральной характеристики теплового излучения вводится понятие об излучательной способности тела.

Таким образом, излучательная способность тела численно равна мощности излучения с единицы площади поверхности этого тела в единичном интервале длин волн. Интегральной характеристикой излучения является светимость тел. Светимость R(T) – количество энергии, излучаемое единицей поверхности тела в единицу времени во всем интервале длин волн от 0 до ∞. 

Тело, которое поглощает полностью все падающее на него излучение любой длины волны при любой температуре, называют абсолютно черным телом.

Закон Кирхгофа

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности есть величина постоянная, оно не зависит от природы тела и является для всех тел универсальной функцией частоты и температуры:

Закон Стефана – Больцмана: энергетическая светимость черного тела пропорциональна 4-ой степени его термодинамической температуры. Закон смещения Вина: Длина волны, соответствующая max значению спектральной плотности эн-кой светимости черного тела обратно - пропорциональна его термодинамической температуре.