- •Тема 1. Електричне поле 7
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими науками і технікою.
- •Тема 2. Постійний струм 27
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція 53
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі 72
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму.
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими
- •Основні поняття теорії фізики
- •1.1.3. Фізичні величини та їх вимірювання
- •1.1.4. Фізичні поняття, закони і теорії
- •1.1.5. Зв'язок фізики з іншими науками і технікою
- •1.2.2. Заряд і поле. Поле як вид матерії
- •1.2.3. Взаємодія заряджених тіл. Закон кулона
- •1.2.4. Напруженість електричного поля
- •1.2.5. Графічне відображення електричного поля
- •1.3.2. Теорема остроградського - гаусса
- •1.3.3. Застосування теореми остроградського - гаусса
- •2. Напруженість електричного поля рівномірно зарядженої сферичної поверхні.
- •1.4.2. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.4.3. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.5.2. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
- •1.5.3. Особливості деяких діелектриків
- •1.6. Електроємнсь. Конденсатори. З'єднання конденсаторів
- •1.6.1. Електроємність провідника
- •1.6.2. Конденсатори та їх застосування
- •1.6.3. З’єднання конденсаторів
- •Тема 2. Постійний струм
- •2.1. Постійний струм. Опір. Закон ома
- •2.1.1. Електричний струм. Основні характеристики електричного струму
- •2.1.2. Закон ома для ділянки кола. Опір
- •2.1.3. Сторонні сили. Джерело електричного струму
- •2.1.4. Закон ом а для будь-якої ділянки і для повного кола
- •2.2. Правила кірхгофа
- •2.2.1. Розгалуження струму. Правила кірхгофа
- •2.2.2. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра.
- •2.2.3. Вимірювання напруги. Розширення меж вимірювання вольтметра.
- •2.3. Робота і потужність струму. Закон джоуля-ленца
- •2.3.1. Робота постійного електричного струму
- •2.3.2. Потужність постійного електричного струму
- •2.3.3. Теплова дія електричного струму. Закон джоуля - ленца
- •2.4. Електропровідність твердих тіл
- •2.4.1. Електричний струм в металах
- •2.4.2. Залежність опору металів від температури. Надпровдність
- •2.4.3. Поняття про квантову теорію провідності твердих тіл
- •2.5. Електричний струм в напівпровідниках
- •2.5.1. Будова й електричні властивості напівпровідників
- •2.5.2. Власна й домішкова провідність напівпровідників
- •2.5.3. Електронно-дірковий перехід
- •2.6. Термоелектричні і контактні явища
- •2.6.1. Робота виходу
- •2.6.2. Контактна різниця потенціалів. Закони вольта
- •2.6.3. Термоелектричні явища
- •2.7. Електричний струм в рідинах і газах
- •2.7.1. Електричний струм в рідинах
- •2.7.2. Електричний струм в газах
- •2.7.3. Поняття про плазму
- •2.7.4. Термоелектронна емісія
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція
- •3.1. Магнітне поле і його характеристики. Закон ампера
- •3.1.1. Магнітне поле і його характеристики
- •3.1.2. Дія магнітного поля на електричний струм. Сила ампера
- •3.1.3. Магнітне поле постійного електричного струму. Закон біо - савара - лапласа
- •3.1.4. Взаємодія двох прямих струмів
- •3.2. Дія електричного і магнітного полів на рухомий заряд
- •3.2.1. Дія магнітного поля на рухому заряджену частинку. Сила лоренца
- •3.2.2. Рух електрона в однорідному магнітному полі
- •3.2.3. Еффект холла
- •4.3. Магнітні властивості речовин
- •3.3.1. Магнетики 1 їх намагнічування
- •3.3.2. Магнітне поле в магнетиках. Діамагнетики і парамагнетики
- •3.3.3. Феромагнетики та їх властивості
- •3.3.4. Магнітні матеріали I їх застосування
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції
- •3.4.1. Потік магнітної індукції (магнітний потік)
- •3.4.2. Електромагнітна індукція. Досліди фарадея
- •3.4.3. Закон ленца
- •3.4.4. Основний закон електромагнітної індукції
- •3.5. Самоіндукція. Взаємна індукція. Енергія магнітного поля струму
- •3.5.1. Явище самоіндукції. Індуктивність контуру
- •3.5.2. Явище взаємної індукції
- •3.5.3. Енергія магнітного поля струму.
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі
- •4.1. Вільні електромагнітні коливання
- •4.1.1. Коливальний контур. Власні електричні коливання
- •4.1.2. Затухаючі електричні коливання
- •4.2. Вимушені електромагніні коливання.
- •4.2.1. Вимушені електромагніні коливання
- •4.2.2. Автоколивання
- •4.2.3. Енератор незатухаючих коливань
- •4.3. Змінний струм, його характеристики і добування
- •4.3.1. Змінний електричний струм. Добування змінного струму
- •4.3.2. Діючі значення сили змінного струму і напруги
- •4.3.3. Зсув фаз між струмом 1 напругою
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.1. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.2. Електричний резонанс
- •4.4.3. Робота і потужність змінного струму
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму. Трансформатор. Електричні станції
- •4.5.1. Передача змінного струму
- •4.5.2. Перетворення змінного струму. Трансформатор
- •4.5.3. Електричні станції
- •4.6. Електромагнітні хвилі (частина 1)
- •4.6.1. Досліди г. Герца
- •4.6.2. Винайдення радіо
- •4.6.3. Принципи радіозвязку
- •4.7. Електромагнітні хвилі (частина 2)
- •4.7.1. Інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання
- •4.7.2. Рентгенівське випромінювання
- •4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль
- •Про автора
- •18000, М. Черкаси, вул. Смілянська, 2
2.5.3. Електронно-дірковий перехід
Розглянемо фізичні процеси, які відбуваються в місці контакту двох напівпровідників різного типу провідності. Такий контакт називається електронно-дірковим переходом (n-р-перехід). На практиці він здійснюється не механічним з'єднанням, а створенням р- і n-областей у процесі термічної обробки однорідних кристалів або в процесі вирощування монокристалу. В n -області є надлишок електронів, а в р-області - надлишок дірок.
Під впливом теплового руху електрони дифундують у р-область і рекомбінують з дірками, а дірки, які перейшли в n -область, рекомбінують з електронами. Тому в n-області поблизу контакту буде збіднення електронів і з'явиться позитивний об'ємний заряд, а в шарі р-області поблизу контакту буде збіднення дірок і з'явиться надлишок негативних зарядів.
У збідненому шарі виникає великий опір для основних носіїв струму. Цю область біля межі n-р-переходу із зниженою концентрацією електронів та дірок, в якій опір підвищений, називають запірним шаром. У запірному шарі виникає контактна різниця потенціалів, або, як кажуть, утворюється потенціальний бар'єр для основних носіїв струму. Тому при звичайних температурах у електронів та дірок не вистачає енергії, щоб подолати цей бар'єр. Дію запірного шару можна змінювати послабленням або підсиленням зовнішнього поля .
а б
Рис. 2.12. Підключення зовнішнього джерела до n-р-перехіду: а – пряме вмикання; б – зворотнє вмикання
1. Ввімкнемо зовнішнє джерело ЕРС, як показано на рис. 2.12, а. Тепер зовнішнє електричне поле Е послаблює зустрічне поле Е1, знижується потенціальний бар'єр і опір перехідного шару зменшується, а струм через n-р-перехід зростає. Під впливом поля Е електрони й дірки в товщі напівпровідника рухаються до n-р-переходу і товщина запірного шару зменшується. Струм зростатиме за рахунок збагачення основних носіїв струму в запірному шарі.
Напрям поля Е, в якому електричний струм проходить через запірний шар з малим опором, називається прямим, або пропускним. Пропускний струм проходить через n-р-перехід від діркового напівпровідника до електронного .
2. Змінимо тепер полярність увімкнення батареї (2.12, б). У цьому випадку Е1 і Е матимуть однаковий напрям, потенціальний бар'єр і опір запірного шару ще більше зростуть. Електрони і дірки зміщуються в протилежні боки від n-р-переходу, і збіднюються основні носії струму, тому сила його спадає. Такий напрям поля Е називається зворотним, або запірним. Незначний зворотний струм може бути лише за рахунок неосновних носіїв струму. На рис. 2.13 зображено статичну вольт-амперну характеристику для n - р -переходу.
Рис. 2.13. Вольт-амперна характеристика n–р-переходу
Кривій ОА відповідає прямий струм, а кривій ОБ - малий зворотний струм. При досить високій оберненій напрузі може статись пробій n-р-переходу. При цьому сила струму в колі дуже зростає і контактний шар руйнується.
Контакт двох напівпровідників з n–р-переходом має однобічну провідність і тому застосовується в електро- й радіоустановках для випрямлення змінного струму; таку систему називають діодом.