49. Энергетические зоны и проводимость твердых тел.

Энергетические зоны - совокупность возможных значений энергии валентных электронов в кристаллах.  Энергетические зоны:  - состоят из большого, но конечного числа очень близких уровней энергии; - разделены интервалами запрещенных значений энергии электронов (запрещенными зонами). 

Полупроводниками являются твердые тела, которые при Т = 0 характеризуются полностью занятой электронами валентной зоной, отделенной от зоны проводимости сравнительно узкой (DЕ порядка 1 эВ) запрещенной зоной.

Различают собственные и примесные полупроводники. Собственными полупроводниками являются химически чистые полупроводники, а их проводимость называется собственной проводимостью.

П ри 0 К и отсутствии других внешних факторов собственные полупроводники ведут себя как диэлектрики. При повышении же температуры электроны с верхних уровней валентной зоны I могут быть переброшены на нижние уровни зоны проводимости II. При наложении на кристалл электрического поля они перемещаются против поля и создают электрический ток. Зона II из-за ее частичного «укомплектования» электронами становится зоной проводимости. Проводимость собственных полупроводников, обусловленная электронами, называется электронной проводимостью или проводимостью n-тнпа.

Проводимость собственных полупроводников, обусловленная квазичастицами - дырками, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа.

Проводимость полупроводников всегда является возбужденной, т. е. появляется только под действием внешних факторов (температуры, облучения, сильных электрических полей и т. д.). 

Увеличение проводимости полупроводников с повышением температуры является их характерной особенностью (у металлов с повышением температуры проводимость уменьшается). С точки зрения зонной теории это обстоятельство объяснить довольно просто: с повышением температуры растет число электронов, которые вследствие теплового возбуждения переходят в зону проводимости и участвуют в проводимости. Поэтому удельная проводимость собственных полупроводников с повышением температуры растет.

В полупроводниках наряду с процессом генерации электронов и дырок идет процесс рекомбинация: электроны переходят из зоны проводимости в валентную зону, отдавая энергию решетке и испуская кванты электромагнитного излучения. В результате для каждой температуры устанавливается определенная равновесная концентрация электронов и дырок, изменяющаяся с температурой согласно выражению.

55.Закон поглощения радиоактивного излучения

βизлучение

Поглощение потока электронов с одинаковыми скоростями в однородном веществе подчиняется экспоненциальному закону

N=No-e^-µx , где N и No число электронов на выходе и входе слоя вещества толщиной х, µ- коэффициент поглощения.

56.Способы регистрации радиоактивного излучения. Счетчик Гейгера и Камера Вильсона

Счетчик Гейгера.Рабочее напряжение выбирается так чтобы они работали в области вольт амперной характеристики, соответствующей самостоятельному разряду, в которой выходной импульс не зависит от первичной ионизации, т.е. энергии влетевшей в счетчик частицы. Счетчик только регистрирует частицу. Коэффициент усиления 10^8.

Для газоразрядных счетчиков эффективность регистрации равна примерно 100% для заряженных частиц и примерно 5% для гамма квантов

Камера Вильсона .Стеклянный цилиндр с плотно прилегающим поршнем. Наполнен нейтральным газом(гелием или аргоном), насыщенными парами воды или спирта. При резком адиабатном расширении газа пар становится перенасыщенным и на траекториях частиц образуются треки из тумана, которые фотографируются стереоскопически. По трекам можно судить о типе частицы, об ее энергии, о плотности ионизации и о количестве участвующих в реакции частиц.

Недостаток- долгая подготовка камеры, трудоемкость обработки результатов.