Количественные характеристики
Объёмная плотность
тепловой мощности Томсона (
)
в проводнике с током
и градиентом температуры
определяется как:
Где — коэффициент Томсона (зависит от материала и температуры), измеряется в .
Теплота Томсона ( ) — это тепло, выделяемое или поглощаемое сверх обычного тепла Джоуля-Ленца.
Значение
Эффект Томсона, как
правило, слаб и не используется для
практических целей. Однако он имеет
фундаментальное теоретическое
значение, поскольку связывает
коэффициенты Зеебека и Пельтье,
обеспечивая термодинамическую
согласованность всех трёх термоэлектрических
эффектов.
Где
— абсолютный коэффициент термо-ЭДС.
57. p-n Переход. Полупроводниковые Диод и Триод. Вольтамперные Характеристики 💡
1. p-n Переход
p-n переход — это область контакта (граница раздела) двух полупроводников с разным типом проводимости: -типа (дырочная проводимость, акцепторные примеси) и -типа (электронная проводимость, донорные примеси).
Образование
Диффузия: При контакте носители заряда начинают диффундировать через границу:
Электроны из -области (основные носители) переходят в -область.
Дырки из -области (основные носители) переходят в -область.
Рекомбинация и Запирающий слой: Вблизи границы электроны и дырки рекомбинируют. В результате формируется обеднённый (или запирающий) слой, лишенный свободных носителей.
Контактное поле: В обеднённом слое остаются только неподвижные ионы примесей: положительные доноры в -области и отрицательные акцепторы в -области. Это разделение зарядов создаёт сильное контактное электрическое поле, которое направлено от к и препятствует дальнейшей диффузии основных носителей. Поле формирует потенциальный барьер
.
2. Полупроводниковый Диод и его Вольтамперная Характеристика (вах)
Полупроводниковый диод
— это двухэлектродный прибор, основанный
на единственном
переходе. Его основное свойство —
вентильная проводимость (выпрямление
тока).
А. Вольтамперная Характеристика (вах)
ВАХ диода описывает зависимость тока ( ) через переход от приложенного внешнего напряжения ( ).
(
— ток насыщения,
— постоянная Больцмана,
— температура,
— коэффициент идеальности).
Б. Прямое Смещение (Проводимость)
Подключение: К -области подключается положительный полюс источника (
),
к
-области
— отрицательный.Эффект: Внешнее поле направлено навстречу контактному, оно уменьшает потенциальный барьер.
Ток: Основные носители (дырки из , электроны из ) легко преодолевают уменьшенный барьер, впрыскиваясь в соседнюю область. Сопротивление перехода мало, ток резко возрастает (экспоненциальный рост).
В. Обратное Смещение (Запирание)
Подключение: К -области подключается отрицательный полюс источника (
),
к
-области
— положительный.Эффект: Внешнее поле направлено согласно контактному, оно увеличивает потенциальный барьер и расширяет запирающий слой.
Ток: Основные носители не могут преодолеть высокий барьер. Протекает лишь очень маленький обратный ток насыщения ( ), обусловленный неосновными носителями (тепловым рождением пар в обеднённом слое), который практически не зависит от напряжения.
Пробой: При очень большом обратном напряжении происходит пробой перехода (резкий рост тока из-за лавинной ионизации или туннельного эффекта).