Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Poslednie_4_voprosa_k_kollokviumu_No3_dlja_10Iv....doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
19.12.2018
Размер:
342.02 Кб
Скачать

Спектр излучения атома водорода.

Энергия атома как микроскопической системы принимает дискретный ряд значений (квантуется) соответствующих стационарным состояниям атома. В частности, подтверждением этого является анализ огромного экспериментального материала, накопленного при изучении атомных спектров излучения и поглощения.

Спектр излучения атомов – это набор узких, почти монохроматических максимумов интенсивности излучения при некоторых длинах волн, называемых спектральными линиями. Спектральные линии возникают вследствие перехода электронов в атомах с одного энергетического уровня на другой. Переход этот происходит за время ~10-8 с. По мере удаления от ядра энергия электрона увеличивается. При переходе в атоме с более высокого энергетического уровня на более низкий электрон излучает квант энергии . В процессе такого перехода изменяется величина главного квантового числа. Величину энергии кванта излучения рассчитывают на основании теории Шредингера по уравнению (5.53).

Пусть электрон находится вначале на энергетическом уровне с энергией Em определяемой главным квантовый числом m. Затем он перешел на уровень с энергией Еn и главным квантовым числом n. Энергия кванта излучения равна разности энергий Еm и Еn:

(5.61)

Частота излучения с учетом зависимостей (5.53) и (5.61)

(5.62),

где - постоянная Ридберга. Соотношение (5.62) называется обобщенной формулой Бальмера.

Впервые подобную формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра (для и ) получил экспериментально швейцарский ученый Бальмер: (5.63)

Спектральные линии, отличающиеся различными значениями , образуют группу или серию линий и при серия называется серией Бальмера. С увеличением линии серии сближаются, значение определяет границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает сплошной спектр.

В начале 20 века в спектре атома водорода было обнаружено ещё несколько серий. В ультрафиолетовой области спектра () находится серия Лаймана:

В инфракрасной области спектра находятся:

серия Пашена

серия Брэкета

серия Пфунда

серия Хэмфри

Т.о. спектральные серии – группа спектральных линий, возникающих при переходе электронов в атомах с различных энергетических уровней на один и тот же уровень (см. рис.).

Собственная проводимость полупроводников.

Полупроводниками являются некоторые химически чистые вещества, многие соединения и сплавы. Следует указать, что многочисленные и разнообразные применения, которые находят полупроводники в технике, обусловлены следующими факторами:

- электропроводностью полупроводников можно упра­влять в широких пределах путем введения в них очень малых примесей;

- проводимость полупроводников своеобразно и сущест­венно изменяется с изменением температуры, при их освещении и т. д.;

- наличием совершенных выпрямительных и усилительных свойств полупроводниковых контактов;

- возникновением при определенных условиях больших фото- и термоэлектродвижущих сил и др.

Полупроводниковые материалы в зависимости от их химического состава делятся на собственные и примесные.

Собственные полупроводники — это химически чистые вещества, имеющие атомные кристаллы, в которых между атомами действует ковалентная связь. К собственным полупроводникам относятся вещества 12 элементов таблицы Менделеева. Они образуют компактную группу, расположенную в середине периодической таблицы элементов Менделеева (см. табл.).

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

2

4

Ве

5

1.0

В

6

5.6

С

7

N

8

0

3

13

Al

1

1.1

4

Si

1

1.5

5

Р

1

2.4

6

S

17

С1

4

31

3

0.7

2

3

1.2

3

As

3

1.8

4

Se

35

Вг

5

49

In

5

0.08

0

Sn

5

0.1

1

Sb

5

0.4

2

Те

5

1.3

3

I

54

Хе

6

82

РЬ

83

Вi

84

Ро

•85

At

Цифры справа от элемента указывают ширину запрещенной зоны (в электронвольтах) в кристалле данного элемента при комнатной температуре. Ширина зоны закономерно увеличивается с возрастанием номера группы элемента в данном периоде и уменьшается с увеличением величины периода элемента в данной группе. Эта закономерность обусловлена структурой внешних электронных оболочек его атомов.

При температуре Т = 0 К валентная зона собственного полупроводника заполнена полностью электронами по два на каждом уровне в соответствии с запретом Паули. В свободной зоне электронов нет. Электроны не могут перейти в свободную зону, преодолеть запрещенную зону и полупроводник электрический ток не проводит, т. е. при Т = 0 К вещество является изолятором.

При температуре Т > 0 К возможны переходы электронов из валентной зоны в свободную либо под действием внешнего электрического поля (напряжения), либо за счет действия других внешних факторов (освещение, облучение рентгеновским или радиоактивным излучением и т. д.), в результате создаются предпосылки для возникновения электрического тока в полупроводнике. Дополнительная энергия, необходимая электрону для того, чтобы он мог перейти с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень свободной зоны, называется энергией активации. Энергия активации равна ширине запрещенной зоны Е.

В свободной зоне электроны могут, практически свободно перемещаясь, переходить на более высокие энергетические уровни. Своим движением в свободной зоне электроны создают электронный ток силой I–. Поэтому свободную зону называют зоной электронной проводимости.

В валентной зоне на месте ушедшего электрона возникает вакантное место. Недостаток отрицательного заряда равнозначен избытку положительного заряда, поэтому говорят, что в валентной зоне образуются дырки — положительные заряды, по абсолютной величине равные заряду электрона. Под действием электрического поля электроны с нижних уровней валентной зоны стремятся занять места дырок на верхних уровнях, в результате чего наблюдается смещение дырок на нижние уровни. Движение дырок в валентной зоне создает дырочный ток силой I+. Поэтому валентную зону называют зоной дырочной проводимости.

Результирующий ток в собственном полупроводнике представляет собою сумму электронного и дырочного токов и сила результирующего тока определяется как

Величина удельной электропроводности  собственного полупроводника определяется концентрацией пар (электрон-дырка) носителей заряда и их подвижностью

где n0 –концентрация пар носителей заряда;

u— подвижность электронов;

u+— подвижность дырок.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]