- •Тема 3. Електричний струм в різних сер довищах.
- •1.Елементи фізичної електроніки. Лекція 1
- •1.1 Пртнцип перетворення енергетичних рівнів у енергетичні зони.
- •1.2. Розподіл електронів по енергетичних зонах. Валентна зона і зона провідності. Метали, діелектрики і напівпровідники
- •2.3. Напівпровідникові прилади
- •.Електричний стум у вакуумі. [1]:§§61 §61 Робота виходу електронів з металу. Термоелектронна емісія
- •§62. Струм в газах
- •5. Електричний струм у напівпровідниках. Власна та домішкова провідності напівпровідників. [1]:§§141-143
- •5. Власна провідність напівпровідників
- •§142. Домішкова провідність напівпровідників
Тема 3. Електричний струм в різних сер довищах.
1.Елементи фізичної електроніки. Лекція 1 [7]:§§139-140
2. Електронно-дірковий перехід (p-n-перехід), його властивості та використання.
3. Напівпровідникові прилади. Лекція2
Самостійне вивчення:
1.Електричний стум у вакуумі. [1]:§§61
2.Фізичні основи дії електронних ламп та електронно-променевих трубок. . [1]:§§61
3.Електричний струм у газах. Властивості газового розряду. . [1]:§§62
4.Фізичні основи дії газорозрядних приладів. [7]:Розділи 5,6,7. . [1]:§§62
5. Електричний струм у напівпровідниках. Власна та домішкова провідності напівпровідників. [1]:§§141-143
1.Елементи фізичної електроніки. Лекція 1
1.1 Пртнцип перетворення енергетичних рівнів у енергетичні зони.
Відмінність між кристалом й атомом полягає в цьому випадку в наступному: в той час як в ізольованому атомі даний енергетичний рівень є єдиним, в кристалі, що складається з N атомів, він повторюється N разів. Кожний рівень ізольованого атома в кристалі стає N – кратно виродженим.
Якщо врахувати доданок в потенціальній енергії, то у міру зближення ізольованих атомів і утворення з них ґратки кожний атом потрапляє у поле своїх сусідів, яке зростає. Така взаємодія приводить до зняття виродження. Тому кожний енергетичний рівень, не вироджений в ізольованому атомі, розщеплюється на N близько розміщених один від одного підрівнів, що утворюють енергетичну зону. На кожному підрівні згідно з принципом Паулі може знаходитись не більше двох електронів з антипаралельними спінами.
Якщо енергетичний рівень мав в атомі – кратне виродження, то відповідна йому енергетична зона буде складатися із підрівнів. Так, s- рівень дає s- зону, яка складається із N підрівнів і здатна вмістити 2N електронів; р- рівень дає р- зону, яка складається із 3N підрівнів і здатна вмістити 6N електронів, і т.д.
Найбільший вплив поле ґратки чинить на зовнішні валентні електрони атомів. Тому стани цих електронів в кристалі відчувають найбільші зміни, а енергетичні зони, які утворені з енергетичних рівнів цих електронів, виявляються найбільш широкими.
Внутрішні ж електрони, які сильно зв’язані з ядром, відчувають лише незначні збурення від інших атомів, внаслідок чого їх енергетичні рівні в кристалі залишаються практично такими ж вузькими, як і в ізольованих атомах. На рис. 356 наведена схематична картина утворення енергетичних зон в кристалі із дискретних атомних рівнів.
Отже, кожному енергетичному рівню ізольованого атома в кристалі відповідає зона дозволених рівнів: рівню 1s – зона 1s, рівню 2p – зона 2p і т.д..
Зони дозволених енергій розділені областями заборонених енергій – забороненими зонами. Із збільшенням енергій електрона в атомі ширина дозволених зон збільшується, ширина заборонених – зменшується.
Дозволені енергетичні зони в твердому тілі можуть бути різним чином заповнені електронами. У граничних випадках вони можуть бути цілком заповнені або цілком вільні. Електрони в твердих тілах можуть переходити з однієї дозволеної зони в іншу. Для переходу електрона з нижньої зони в сусідню верхню зону необхідно затратити енергію, що дорівнює ширині забороненої зони, яка розміщена між ними.
Для внутрішніх переходів електронів в межах зони необхідна дуже мала енергія, тому, що відстані між сусідніми енергетичними рівнями в зоні дорівнює приблизно . Наприклад, для цього достатньо енергії , що отримує електрон в металі під дією електричного поля на довжині вільного пробігу при звичайних різницях потенціалів. Під дією спеціального збудження електронам може бути надана енергія, достатня як для внутрішньозонних, так і для міжзонних переходів.