Физические основы зонной теории

Согласно постулатам Бора, в изолированном атоме энергия электрона может принимать строго дискретные значения (также говорят, что электрон находится на одной из орбиталей).

В случае нескольких атомов, объединенных химической связью (например, в молекуле), электронные орбитали расщепляются в количестве, пропорциональном количеству атомов, образуя так называемые молекулярные орбитали. При дальнейшем увеличении системы до макроскопического кристалла (количество атомов более 10²⁰), количество орбиталей становится очень велико, а разница энергий электронов, находящихся на соседних орбиталях, соответственно очень маленькой, энергетические уровни расщепляются до двух практически непрерывных дискретных наборов — энергетических зон. Наивысшая из разрешённых энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами, называется валентной, следующая за ней — зоной проводимости. В металлах зоной проводимости называется наивысшая разрешённая зона, в которой находятся электроны при температуре 0 К.

УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — электрическое, физ. величина r, равная электрическому сопротивлению цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Энергия Фе́рми (E_F) системы невзаимодействующих фермионов — это увеличение энергии основного состояния системы при добавлении одной частицы.

E_F можно выразить через число n частиц газа в единице объёма: ; m – масса частицы.

На границе двух полупроводников с разной проводимостью в результате диффузии создаётся область, линейная основным носителям заряда. Это и есть p-n-переход.

Валентная зона - , наивысшая из разрешенных энергетических зон электронов твердого тела, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты.

Зона проводимости - область значений энергий, разрешенных для электрона в кристалле, в которой электроны могут перемещаться при некоторых внешних воздействиях.

Доноры - это атом менее электроотрицательного химического элемента, отдающий электроны.

Акцепторы - атом более электроотрицательного химического элемента, принимающий электроны.

В физике акцептором электронов называют примесь, которая отдаёт кристаллу «дырку» (ковалентная связь).

Дырка - это отсутствие валентного электрона.

Дырочный полупроводник — полупроводник с p-типом проводимости, основные носители тока — дырки.

Электропроводимость, осуществляемая свободными электрона­ми, называется электронной проводимостью полупроводника. Электронная проводимость называется n-проводимостью (переход с примесных уровней в зону проводимости).

Дырочная проводимость – переход электронов из валентной зоны на уровни примеси.

Потенциальный барьер — область пространства, разделяющая две другие области с различными или одинаковыми потенциальными энергиями. Характеризуется «высотой» — минимальной энергией классической частицы, необходимой для преодоления барьера.

Туннельный пробой – под действием электрического поля ослабляются ковалентные связи решётки и вырываются отдельные носители, которые образуют ток.

Лавинный пробой – разогнавшиеся неосновные носители вызывают при столкновении ионизацию отдельных атомов.

Полупроводниковые диоды – это полупроводниковые приборы, имеющие один p-n-переход и два вывода.

Вентельное свойство диода – свойство односторонней проводимости.

Сила тока – заряд, протекающий за единицу времени через сечения проводника.

Напряжение – отношение работы электрического поля при переносе пробного заряда из точки А в В к величине этого заряда.

Схема установки:

Рис 1. Электрическая схема для исследования ВАХ характеристик диодов.

E – источник тока

R - -сопротивление

A – амперметр

V – вольтметр

Основная расчётная формула:

-напряжение – В

-сила тока - А

-сопротивление – Ом

Прямая ветвь ВАХ диода:

Рис 2. Прямая ветвь ВАХ диода.

Обратная ветвь ВАХ диода:

Рис 3. Обратная ветвь ВАХ диода

Вывод: Диод обладает вентильным свойством – односторонней проводимостью, но при обратном подключении и достижении определённого значения напряжения в процессе возникает пробой, который наступил примерно при 8В.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 183; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!