За да започнете, трябва да се обмисли идеята за енергията на Ферми, тъй като това понятие е, само по себе си, е отговорът на въпроса ви.
Ферми енергия
Енергията на Ферми - максималната енергия на електроните при 0 К. Ферми енергия се увеличава с броя на електроните в квантовата система и, следователно, намалява с намаляване на броя на електрони (фермиони). Това се дължи на интензивен обмен срещащи се и електростатично взаимодействие в региона на припокриване на плътността на заряда на функциите на електрон вълна в увеличения брой на електрони.
Ферми енергия и импулс е граница на енергия и импулс прехвърляне на електрон в свободно състояние. Повърхността на космически импулси при 0 К, при което всички квантови състояния са заети (т.е., присъствие на електрони на запълнените орбитите). е повърхността на Ферми.
С повишаване на температурата, и има корелация атома разпределени фонони, които се абсорбират от електрони. В резултат на инерцията на електроните надвишава Fermi инерция, и те се движат в допустимия обхват (формално, има квази-частици).
Нивото на Ферми в полупроводници от различен тип проводимост
Трябва да се отбележи, че във всеки полупроводник, тъй като температурата се доближава до абсолютната нула, нивото на Ферми е в средата на забранената зона. Но когато температурата се увеличава в примесни полупроводници се разселени нагоре или надолу. Причината за това - в прехода на електроните от валентната зона на проводимата зона или обратното, в резултат на промяна в енергийната на проводимата зона и последващата промяна на нивото на Ферми (че сте в действителност, лихви).
В случай на окис без полупроводници, нивото на Ферми при всяка температура, минава през средата на Bandgap.
В случай на N-полупроводници, броя на електроните в проводимост лента по-голяма от тази на окис без прибавки полупроводници, така че средната енергия на електроните в лента проводимост поради същата общата енергия на системата чрез повишаване на количеството на фермиони растеж се увеличава. Поради това, за да напусне валентност групата и преминете към проводимата зона електрон в п-полупроводника се нуждае от повече енергия, отколкото електроните на окис без полупроводници. Тъй като нивото на Ферми е над средата на забранената зона. Формално нивото Ферми в п-полупроводници се намира по средата между долната част на лентата проводимост и нивото на донор.
В случай на р - полупроводници, има обратната ситуация: по-голяма концентрацията на акцептори (например атоми В), долната средната плътност на енергията на електроните в проводимост групата на полупроводника, по-малко от средната енергия на електрона, и по-малко енергия се изисква електрон на отидете в проводимата зона. Тъй като нивото на Ферми се намира под средата на забранената зона.
25. За полупроводници с едно зареждане носител проводимост # 947; Тя се изчислява по формулата
където п - плътността на свободните носители заряд, т -3; р - големината на заряда на всеки един от тях; # 956; - мобилност негов проводник, равна на скоростта на зареждане на носеща среда (# 965;), за да напрегнатостта на полето (Е): # 965; / E, м 2 / (Б # 8729; в).
Фигура 5.3 показва температурната зависимост на концентрацията на носител.
В ниска температура част на зависимостта между точките А и В се характеризира само концентрацията носител поради примеси. С повишаване на температурата, на броя на носители доставя примеси се увеличава до ресурси са изчерпани електронни атома примеси (точка В). На място се използват в смес вече изчерпан и електронен трансфер през главния полупроводникови Bandgap все още не е открит. крива част от постоянна носители изчерпване концентрация област наречените примеси. След това температурата се увеличава, така че бързото нарастване на концентрацията на носител се инициира чрез преход на електрони цяла забранената зона (в секцията-Z). Наклонът на този парцел представлява широчината на забранена лента на полупроводника (наклона # 945; Тя дава стойност # 916; W). В наклон част А-В зависи от енергията на примес йонизация # 916 тегл.
Фиг. 5.3. Типичен зависимост от концентрацията на зареждане на носител
Фиг. 5.4. температурната зависимост на мобилността на
Повишената мобилност на свободните носители зареждане с повишаване на температурата се дължи на факта, че по-висока температурата, скоростта на повече топлинна безплатно носител движение # 965;. Въпреки това, за по-нататъшно повишаване на температурата засилено термичните вибрациите на решетката и носители са все започват да се сблъскат с това, мобилността намалява.
възел на електрон-дупка (PN възел) се нарича тънък слой между два региона на чип полупроводници, един от които е електрон, а другият - р-тип проводимост.
Технологичният процес на създаването на кръстовището PN може да отнеме време лично:
1. сливане (плаващи диоди);
2. Разпространение на едно вещество към друг (раз-fusional диоди);
3. епитаксия - ориентиран растеж на единичен кристал на повърхността на друг (епитаксиални диоди) и др.
метод 26.Statistichesky - метод за изследване на системи за голям брой частици, работещи статистически закони и средното (средно) стойности на физични величини, характеризиращи цялата система. Този метод е в основата на молекулно физика - клон на физиката, която изучава структурата и свойствата на материята, изчислена въз основа на молекулните кинетични понятия. въз основа на факта, че всички органи се състои от атоми, молекули или йони са в непрекъснат случаен движение.
Термодинамична метод - метод за изследване на системи за голям брой частици, оперативни количества характеризиращи цялостната система (например, налягане, обем, температура) при различни трансформации на енергия, срещащи се в системата, без да се отчита вътрешната структура на изследваната тялото и естеството на движение на отделните частици , Този метод е в основата на термодинамиката - клон на физиката изучаване на общи свойства на макроскопични системи в състояние на термодинамично равновесие, и процесите на преход между тези състояния.
27.Rasstoyanie премества молекула средно без сблъсък свободен път nazyvaetsyasredney <λ>.
всички молекули се движат (и по стените и една към друга), така че броят на колизии се определя от средната скорост на движение на молекулите една спрямо друга.
Средният свободен пътя на молекули (молекулно означава свободен път между сблъсъци):
При постоянна температура, п варира пропорционално на Р налягане, така че средният свободен пътеката е обратно пропорционална на налягането. Когато налягането намалява, средният свободен пътя увеличава бързо.
Средна peremescheniebrounovskoy частица е независима от маса.
Средният брой на колизии над 1 равен на броя на молекулите в обема.
28. термодинамично nonequilibrium системи поставят специални необратими процеси, наречени трансфер явления. в резултат на което пространствената прехвърляне на маса, скорост и енергия. За прехвърляне явления включват топлопроводимост (пренос на енергия), дифузия (масов транспорт) и вътрешно триене (предаване на инерция).
Diffusion - спонтанна инфилтрация или разбъркване на частици от 2 или повече съседни органи. Има, толкова дълго, колкото има градиент на плътност. дифузия явление за химически хомогенна газ се подчинява закон на Фик:
където JM - масов поток - тегло вещество стойност, определена дифузия за единица време през единица площ, перпендикулярна на оста х, D - дифузия (коефициент на дифузия), г # 961 / DX - плътностен градиент че плътност е равна на степента на промяна
Топлопроводимост - пренос на топлина поради температурния градиент.
Ако една област на средната кинетичната енергия на газови молекули е по-голям от другия, след това с течение на времето поради постоянните сблъсъци на молекули е процесът на изравняване средната кинетичната енергия на молекулите, т.е.. Е. температура изравняване на.
Фурие право на топлопроводност:
Плътността на топлинния поток транспортира за единица време през единица площ е пряко пропорционална на: дТ / DX.
при което - плътността на топлинния поток, # 955 - топлопроводимост, дТ / DX - температура градиент. -teploprovodnost, gdeCv - специфична топлина на газа при постоянен обем, P- плътност на газа,
Вискозна Flow - предаване на инерция, свързани с градиент на средната маса скорост.
право на вискозитета на Нютон. скорост на потока транспортирани за единица време през единица площ е пряко пропорционална на градиент skorostidv / DX.
динамичен вискозитет
29
Количеството топлина Q - енергията, която тялото губи или печели по време на пренос на топлина.
Формула количество топлина зависи от процеса на потока.
Формула количество топлина при определени процеси:
Количеството топлина по време на загряване и охлаждане.
Количеството топлина по време на топенето или кристализация.
Количеството топлина при кипене изпаряване на течност и пари кондензация на.
Количеството топлина по време на горене.
Количеството топлина винаги се прехвърля от горещо към студено тялото, докато достигнат същата температура (термично равновесие), ако няма други процеси, с изключение на пренос на топлина.
В затворена система тяло изпълнява уравнение топлина ballansa: Q1 + Q2 +. = 0 - количество топлина, което губят горещо тяло, равно на количеството топлина, става студено.
Количеството топлина прехвърля в тялото,
Това е промяна в неговата вътрешна енергия
и да ги накара да работят (първи закон на термодинамиката).
Joule-Lenz: стационарна метален проводник електрически ток цялата енергия се превръща в топлина:
Всички органи се състоят от молекули, които непрекъснато се движат и да си взаимодействат един с друг.
Те имат и двете кинетичната и потенциална енергия.
Тези енергии изграждат на вътрешната енергия на тялото.
Така вътрешната енергия - енергията на движение и взаимодействие на частици,
на което тялото се състои.
Вътрешната енергия характеризира термичното състояние на тялото.
Свързани статии