9.8. Р / n переход.

В n– полупроводнике – основные носители тока – электроны, вр– типе полупроводника основные носители – дырки (см. рис.9.9). При контакте электроны из полупроводникаn– типа диффундируют кр– типу, а дырки, наоборот, из п/пр– типа движутся к п/пn– типа. При этом областьрзаряжается (-), аn- область (+). Этот переход будет проходить до тех пор, пока создавшееся внутреннее электрическое поле не станет этому препятствовать. При этом, в равновесии уровни Ферми сравниваются (см. рис.9.10), а ток основных носителейI_оснбудет равен току неосновных носителейI_осн=I_неосн

При прикладывании к p-nпереходу внешней разности потенциаловU >0(+) прикладывается к р-типу полупроводников, (-) кn-типу, ток основных носителей начинает быстро возрастать с ростомU .

При приложении обратного, запирающего напряжения U<0ток основных но­сителей прекращается и остается лишь ток неосновных носителей .

Врезультате получается вольт-амперная характеристика, показанная на рис.9.11.

На полупроводниковых элементах в настоящее время создано огромное количество приборов, в частности, все компьютеры и электронные системы управления. На 90% настоящий и грядущий технический прогресс обусловлен развитием полупроводниковых технологий.

9.10. Понятие о сверхпроводимости

Эффект сверхпроводимости заключается в скачкообразном исчезновении сопротивления при очень низких температурах (см. рис. 9.12).

Температура, при которой происходит этот переход, называется критиче­ской температурой Т_к (см. рис. 9.13).

Слабое магнитное поле не проникает в сверхпроводник: его магнитная проницаемость =0. Сильное внешнее магнитное поле В>В_кразрушает сверхпроводящее состояние. То же происходит от силь­ного тока, проходящего через сверхпроводник.

Теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер, и Шриффер (теория БКШ). Ее суть следующая. Электрон немного притягивает к себе соседние положительные атомы решетки. Электрон и деформированная решетка создают положительную систему, к которой притягивается второй электрон. Наиболее выгодный режим создается, когда два электрона вращаются по кругу вокруг деформированной по­ложительной области решетки (см. рис. 9.13).

Рис. 9.12. а) Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры для некоторых металлов. б) Зависимость критического магнитного поля Вк от температуры сверхпроводника.

Рис.9.13.Куперовская пара электронов вращается вокруг

слегка деформированной области решетки

Такие пары электронов называют Куперовскими парами. Эта пара движется в поле как единая частица. Энергия связи пары ΔЕ~10^-2эВ. Поэтому приkT~10^-2эВ Куперовские пары разрушаются и сверхпроводимость исчезает.

Лекция 11. Атомное ядро

11.1. Строение атомных ядер

Ядро - центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд. Размер атома  10^-10м размер ядра 10^-14 - 10^-15м.

Ядро состоит из нуклонов2 видов: протоновр, имеющих заряд+e и нейтроновn– нейтральных частиц .

(в единицах ).

Заряд ядра - гдеZ - порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева, заряд равен числу протонов в ядре. Известны ядра от Z=1 до Z=107.

Если N - число нейтронов в ядре, то N + Z = A называется массовым числом и определяет число нуклонов (нейтронов и протонов) в ядре. ( У протона и нейтрона массовое число = 1, у электрона = 0). Радиус у ядра RR₀A^1/3 (объем ядра пропорционален числу нуклонов).

Ядра с одинаковыми Z, но разными А называются изотопами.

Обозначение ядер: , гдеХ - символ химических элементов.

Например ¹⁶₈О означает ядро кислорода с массовым числом 16 и 8-ю протонами.