29. Процессы генерации и рекомбинации. Внутреннее электрическое поле.

К собственным полупроводникам относятся химически чистые кристаллы, электропроводность которых (собственная) обусловлена переходами электронов из заполненной или валентной зоны в свободную зону (зону проводимости). Для возникновения собственной электропроводности полупроводника необходимо, чтобы в нем появились носители тока, способные под действием внешнего электрического поля увеличить свою энергию и прийти в упорядоченное движение (дрейф). Это условие выполняется, если часть электронов «перебрасывается» из валентной зоны в зону проводимости за счет сообщения каждому электрону энергии не меньше ширины ΔWзапрещенной зоны. При этом процессе в валентной зоне остается дырка, а в зоне проводимости появляется электрон. Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости соответствует с точки зрения кристаллической структуры разрыву ковалентных связей соседних атомов в кристаллической решетке. Такой процесс называется генерацией электрон – дырочной пары. Свободные электроны, находясь в тепловом движении, могут оказаться вблизи дырки, занять место в порванной связи. Такой процесс называется рекомбинацией: свободный электрон и дырка исчезают. Хаотическое тепловое движение непрерывно разрывает связи между атомами и создает (генерирует) свободные электроны и дырки. Для образования электрон–дырочной пары нужна энергия, значительно превышающая среднюю энергию кT и равная ширине запрещенной зоны ΔW. В стационарном состоянии существует динамическое равновесие: сколько генерируется электрон–дырочных пар каждую секунду в объеме полупроводника за счет тепловой генерации, столько же их будет исчезать за счет рекомбинации. Вероятность образования электрон – дырочной пары равна .

30. Явление переноса в динамически неравновесном состоянии.

В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы и импульса.

Если газ находится в состоянии равновесия, макроскопические параметры в различных частях системы одинаковы. Однако если в произвольной части системы один из параметров изменился, т. е. система стала неравновесной, возникнут процессы, стремящиеся вернуть систему в равновесное состояние, и эти процессы называют явлением переноса.

В зависимости от того, какой параметр изменяется, различают:

1.       теплопроводность — перенос энергии;

1.       диффузия — перенос массы;

1.       вязкость (или внутреннее трение) — перенос импульса.

Теплопроводность

Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, т. е. выравнивание температур.