Появление - свободный электрон
Cтраница 4
 |
Ковалентная связь атомов.| Схема парно-электронных связей в кристаллической решетке германия. [46] |
При температуре, близкой к абсолютному нулю, и отсутствии примесей все валентные электроны атомов в кристалле германия взаимно связаны, свободных электронов нет; следовательно, кристалл не обладает проводимостью. При повышении температуры или при облучении увеличивается энергия части электронов, что приводит к частичному нарушению ковалентных связей и появлению свободных электронов. Германий уже при комнатной температуре становится полупроводником. [47]
Фотосопротивление является фотоэлектрическим прибором с внутренним фотоэффектом. Явление внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении некоторых полупроводников в них увеличивается число свободных электронов, а так как проводимость полупроводников очень мала, то появление дополнительных свободных электронов ведет к повышению проводимости и, следовательно, к уменьшению их сопротивления. [48]
При замещении атома германия индием возникают связи лишь с тремя атомами, а с четвертым - связь оказывается нарушенной. Для заполнения этой связи атом индия захватывает один из электронов, образующих валентную связь в кристалле, и дополняет свою внешнюю оболочку четвертым электроном; для этого требуется незначительная энергия - 0 011 эв. Возникновение дырки не сопровождается появлением свободного электрона. Атом индия приобретает отрицательный заряд, но этот заряд не может являться носителем. [49]
Сильные восстановители обладают высокой электродонорной способностью. Поэтому в их присутствии относительно велика вероятность появления свободных электронов в растворе. Чем слабее выражена восстановительная способность окислительно-восстановительной системы в данном растворе, тем меньше активность электронов в нем. Таким образом, активность электронов ( или их химический потенциал) определяет окислительно-восстановительные свойства раствора, содержащего окислительно-восста новительную систему. [50]
Действие сил растяжения вдоль оси молекулярной связи Ri-Кг проявляется в ослаблении кажущейся энергии ее образования и, таким образом, способствует увеличению вероятности разрыва связи. Поскольку разрыв цепной молекулы сопровождается образованием органических радикалов, а последующее появление неспаренных свободных электронов регулируется механическими силами, то изучение процесса образования радикалов и их реакций дает необходимую с точки зрения молекулярной теории информацию относительно сил, действующих на цепь. Дополнительно изучались величина фактора спектроскопического расщепления g, магнитное окружение неспаренного спина свободных электронов и структура свободного радикала. Во всех этих случаях спин свободного электрона действует как зонд, который, по крайней мере временно, присоединяется к определенной молекуле, принимает участие в ее движении и взаимодействует с окружающим магнитным полем. [51]
Выше были описаны основные представления о развитии процессов свечения кристаллофосфоров в рамках зонной теории полупроводников. Общая принципиальная схема процессов свечения кристаллофосфорок на основании изложенных данных сводится к следующему: причиной появления свободных электронов в кристалле служит внутренний фотоэлектрический эффект, возникающий при возбуждении; далее следует локализация части выделившихся электронов в отдельных местах решетки, что является необходимым звеном для возникновения длительного послесвечения; наконец, освобождение локализованных электронов и их рекомбинация с ионизованными центрами составляют заключительный этап длительного свечения. Однако в настоящее время не существует еще установленной точки зрения на характер всех этих процессов, существенных для построения теории свечения. [52]
 |
Кристаллическая решетка полупроводника. [53] |
Например, германий принадлежит к элементам четвертой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева и имеет на высшей орбите четыре валентных электрона. При отсутствии примесей и температуре, близкой к абсолютному нулю, все валентные электроны атомов в кристалле германия взаимно связаны и свободных электронов нет, так что германий не обладает проводимостью. При повышении температуры или при облучении увеличивается энергия электронов, что приводит к частичному нарушению ковалентных связей и появлению свободных электронов. Уже при комнатной температуре под действием внешнего электрического поля свободные электроны перемещаются и в кристалле возникает электрический ток. Электропроводность, обусловленная перемещением свободных электронов, называется электронной проводимостью полупроводника или п-п роводимостью. [54]
В 30 - е годы на семинаре в ЛФТИ обсуждалось экспериментальное наблюдение - поглощение света в диэлектрике, не приводящее к фотопроводимости. Это казалось совершенно парадоксальным, так как, согласно общепринятой в те годы зонной теории, любое возбуждение электронов беспримесного диэлектрика приводит к появлению свободного электрона и дырки в зоне проводимости. Яков Ильич спросил недоумевающую аудиторию: А в газе поглощение света, не приводящее к фотопроводимости, понятно. [55]
Свободные носители, участвующие в электропроводности полупроводника и находящиеся в термодинамическом равновесии с решеткой, появляются в результате термической генерации. Они называются равновесными, а проводимость в этом случае - равновесной проводимостью. Появление свободных электронов и дырок может быть связано с другими факторами, в частности, с поглощением оптического излучения. Носители тока, возникшие в материале, минуя термическое возбуждение, называются неравновесными. Соответственно и избыточная проводимость называется неравновесной. [56]
Статистическое время запаздывания может быть значительно уменьшено путем посторонней ионизации, например облучением разрядного промежутка рентгеновскими, ультрафиолетовыми или радиоактивными лучами. С увеличением приложенного напряжения ( амплитуды импульса) статистическое время запаздывания сокращается, вследствие того что с увеличением напряжения вероятность появ ления активного свободного электрона в промежутке увеличивается. В резко неоднородных полях статистическое время запаздывания близко к нулю, так как запальные электроны появляются в промежутке за счет электростатической эмиссии с острия. Затемнение промежутка затрудняет появление свободных электронов и тем увеличивает время разряда. [57]
 |
Схематичное изображение замещения атомов основного вещества донорами ( а и акцепторами ( б. [58] |
Для отрыва указанного электрона от атома достаточно затратить небольшую энергию. Поэтому уже при комнатной температуре пятые электроны доноров оказываются свободными и могут участвовать в создании тока через кристалл. Атомы примеси, лишенные одного электрона, превращаются в положительные ионы, расположенные в узлах кристаллической решетки. Следует особо отметить, что появление свободного электрона в данном случае не связано с появлением дырки. [59]
Страницы: 1 2 3 4 5