Пространственное разделение - заряд
Cтраница 3
В результате самоионизации нейтральных частиц при нагревании образуется одинаковое число положительных и отрицательных зарядов и суммарный заряд термической плазмы равен нулю. Казалось бы, плазма в целом должна быть электронейтральной. В действительности наблюдается более сложная картина. В каждое мгновение в отдельных частях объема плазмы имеет место пространственное разделение зарядов, характер которого изменяется во времени в соответствии с определенными закономерностями. Разделение зарядов вызывает нарушение электронейтральности в отдельных частях объема, а также ведет к образованию внутренних электрических полей. Последние создают силы, противодействующие нарушению электронейтральности и приводящие к ее периодическому устранению. Вследствие сочетания теплового движения с электростатическим кулоновским взаимодействием заряженных частиц нарушение и исчезновение электронейтральности в отдельных частях плазмы совершается периодически. [31]
Эти поля различны по величине и противоположны по направлению. Силы, действующие на электроны и дырки, направлены в одну и ту же сторону - от области с большей шириной запрещенной зоны в сторону области с меньшей шириной запрещенной зоны. В условиях термодинамического равновесия эти поля не приводят к возникновению электродвижущей силы во внешней цепи, но при нарушении равновесия, например при поглощении света, происходит дрейф носителей заряда в сторону узкозонной области. Поскольку обычно электроны имеют большую подвижность, то их скорость дрейфа превосходит скорость дрейфа дырок, благодаря чему происходит пространственное разделение зарядов. Следствием этого является возникновение неравновесного электрического поля, вызывающего ток во внешней цепи. Спектр фоточувствительности варизон-ных структур достаточно широк - от видимой области до 10 - 20 мкм. [32]
 |
Модель образца, иллюстрирующая образование фотомагнитоэлектрического эффекта. [33] |
Магнитное поле, направленное перпендикулярно диффузионным потокам электронов и дырок, воздействует на движущиеся носители заряда, отклоняя их в противоположные стороны по оси у. В результате в направлении оси у в образце возникают электронный и дырочный токи, которые в сумме составляют маг-нитодиффузионный ток, плотность которого уменьшается по мере удаления от освещенной поверхности. Если торцевые контакты образца замкнуты, то в цепи протекает ток короткого замыкания. При разомкнутой внешней цепи электронный и дырочный токи в направлении у протекают в образце до тех лор, пока не произойдет пространственное разделение зарядов и не установится стационарное электрическое поле. В этом случае ток проводимости, обусловленный электрическим полем объемного наряда, скомпенсирует магнитодиффузионный ток, в результате чего между контактами образца возникает разность потенциалов. [34]
Когда оптические фононы распространяются в двухатомном кристалле, то в зависимости от типа связи может возникать или не возникать разделение зарядов. Кристалл, образованный за счет ионной связи, например NaCI, составлен из положительных и отрицательных ионов. В этом случае при распространении оптического фонона имеет место разделение заряда, так как заряженные подрешетки колеблются навстречу друг другу. С другой стороны, для такого кристалла, как алмаз, который образован за счет ковалентной связи, подрешетки по существу нейтральны, а при их колебаниях навстречу друг другу либо нет никакого пространственного разделения зарядов, либо оно очень мало. Кристалл может иметь связь от чисто ионной до чисто ковалентной. Кристаллы, образованные атомами с почти заполненными оболочками ( галогениды щелочных металлов), стремятся быть ионными, в то время как кристаллы, образованные атомами II, III и IV групп периодической таблицы ( С, Ge, Si, Те), имеют тенденцию к валентной связи. [35]
Когда оптические фононы распространяются в двухатомном кристалле, то в зависимости от типа связи может возникать или не возникать разделение зарядов. Кристалл, образованный за счет ионной связи, например NaCl, составлен из положительных и отрицательных ионов. В этом случае при распространении оптического фонона имеет место разделение заряда, так как заряженные подрешетки колеблются навстречу друг другу. С другой стороны, для такого кристалла, как алмаз, который образован за счет ковалентной связи, подрешетки по существу нейтральны, а при их колебаниях навстречу друг другу либо нет никакого пространственного разделения зарядов, либо оно очень мало. Кристалл может иметь связь от чисто ионной до чисто ковалентной. Кристаллы, образованные атомами с почти заполненными оболочками ( галогениды щелочных металлов), стремятся быть ионньши, в то время как кристаллы, образованные атомами II, III и IV групп периодической таблицы ( С, Ge, Si, Те), имеют тенденцию к валентной связи. [36]
Теперь оценим пространственный масштаб разделения зарядов в плазме. Очевидно, что отклонение плазмы от квазинейтральности может проявляться только в области, размер которой меньше амплитуды плазменных колебаний. Но эта амплитуда не может быть сколь угодно большой из-за теплового движения электронов, которое приводит к разрушению электрических полей, связанных с плазменными колебаниями. Возникающее при плазменных колебаниях пространственное разделение зарядов смазывается в результате теплового движения электронов. Максимальное расстояние, на котором еще возможно разделение зарядов, не может превышать расстояния, проходимого электроном с характерной тепловой скоростью за время существования пространственного разделения зарядов. [37]
При опускании металлической пластинки в раствор своих ионов металл и раствор взаимодействуют и становится возможным переход ионов из металла в раствор и обратно. В первый момент направление этих переходов определяется соотношением величин Эм и Эр. Так как катионы несут положительные заряды, то это ведет к заряжанию электрода положительным электричеством, а раствора, в котором катионов недостает, - отрицательным. Это затрудняет дальнейший переход катионов. Соответствующие заряды в обеих фазах ( положительные в металле и отрицательные в растворе) располагаются вблизи поверхности, образуя на границе металл - раствор ионный двойной электрический слой. Пространственное разделение зарядов противоположного знака с образованием своеобразного микроконденсатора - двойного электрического слоя - приводит к появлению потенциала. [38]
Страницы: 1 2 3