Тепловое возбуждение - электрон
Cтраница 3
В этом случае все величины типа энергий и ширин уровней Ландау, за исключением их спинового расщепления, не должны изменяться. Если плотности состояний соседних уровней не перекрываются, то отличная от нуля проводимость существует за счет теплового возбуждения электронов на соседние уровни. [31]
Металлы в реакциях окисления - восстановления проявляют восстановительные свойства, отдавая свои электроны, переходят в положительно заряженные ионы. Отрицательно заряженных ионов они не образуют. Отрыв наружных электронов у атомов металлов может быть осуществлен не только в ходе химических реакций, но и в процессе термоэлектронной эмиссии - испускания электронов нагретыми телами в результате теплового возбуждения электронов в этих телах - и фотоэлектрического эффекта ( или фотоэффекта), когда под действием освещения происходит выход электронов из металлов. Металлы при этом заряжаются положительно. [32]
Условия перевода электрона из одной зоны в другую, соседнюю зону требуют затраты энергии порядка нескольких электрон-вольт. При обычных разностях потенциалов, которые могут быть приложены источником тока к твердому телу, энергии, приобретаемой % электронами на длине пробега, недостаточно для переброса электрона в соседнюю выше расположенную разрешенную зону. Тепловое возбуждение электронов может приводить как к внутривенным переходам электронов, так и к переходу их между зонами. [33]
Примесями могут быть различные вещества, например в кристалле германия могут содержаться мышьяк, сурьма, индий и др. Примеси имеют свои энергетические уровни. Различают примеси донорные и акцепторные. Донорные примеси имеют энергетические уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости. В связи с этим уже при сравнительно низкой температуре энергия теплового возбуждения электронов достаточна для перехода их с уровня примеси в зону проводимости, что приводит к возрастанию в ней концентрации электронов и увеличению электропроводности полупроводника. Акцепторные примеси имеют уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Электроны валентной зоны легко переходят на экцепторный уровень, оставляя в валентной зоне дырки, которые также участвуют в электропроводности. [34]
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРбЙСТВО ( ТОУ) - устройство для переноса тепловой энергии от теплоотдатчика с низкой темп-рой к теплоприемнику с высокой темп-рой, действие к-рого основано на Пельтье эффекте. ТОУ холодильной мощностью в неск. ТОУ холодильной мощностью в неск. Вт используются в бытовых и транспортных холодильниках, термостатах и др. ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ - испускание электронов нагретыми твердыми ( реже жидкими) телами ( т.н. эмиттерами), происходящее в результате теплового возбуждения электронов в этих телах. [35]
Предположим, что каким-то способом электрон введен в идеальный кристалл германия. Так как этот избыточный электрон расположен в окружении электрического потенциала совершенной периодичности, из волновой механики известно, что электрон не будет подвергаться воздействию флуктуации электрического поля внутри кристалла. Однако на практике это не является типичным. Присутствие тепловой энергии в кристалле, от которой мы никогда не сможем избавиться, если не держать кристалл при температуре абсолютного нуля, вызывает колебание решетки. Это колебание решетки приводит электроны в движение. Механизм теплового возбуждения электронов может быть иллюстрирован введением понятия фонона. [36]
 |
Зависимость энергии Е ( К от волнового.| Первые две зоны. [37] |
Если верхняя зона не перекрывается с нижними, то проводимость отсутствует. К таким веществам относятся диэлектрики и ПП. В металлах верхняя зона перекрывается с нижними. В связи с этим в ней всегда есть электроны и имеет место высокая проводимость. В диэлектриках запрещенная область энергий между незаполненной зоной и заполненной столь велика ( обычно более 5 эв), что и при высоких темп - pax электроны не могут ее преодолеть под действием только теплового возбуждения. В ПП занре-щенная область менее 5 эв и тепловое возбуждение электронов из заполненной зоны в незаполненную или на пустые локальные уровни, а также с занятых локальных уровней ( см. Донор п Акцептор) приводит к появлению проводимости. [38]
 |
Зависимость энергетич. уровней от постоянной решетки цепочки шести атомов водорода.| Зависимость энергии Е ( К от волнового. [39] |
Если верхняя зона не перекрывается с нижними, то проводимость отсутствует. К таким веществам относятся диэлектрики и ПП. В металлах верхняя зона перекрывается с нижними. В связи с этим в ней всегда есть электроны и имеет место высокая проводимость. В диэлектриках запрещенная область энергий между незаполненной зоной и заполненной столь велика ( обычно более 5 эв), что и при высоких темп - pax электроны не могут ее преодолеть под действием только теплового возбуждения. В ПП запрещенная область менее 5 эв и тепловое возбуждение электронов из заполненной зоны в незаполненную или на пустые локальные уровни, а также с занятых локальных уровней ( см. Донор и Акцептор) приводит к появлению проводимости. [40]
Самые последние достижения связаны с твердотельными детекторами, в частности с приборами с зарядовой связью. В этих устройствах фотоны падают на мозаику кремниевых элементов, на которые подается ток смещения таким образом, что под каждым элементом образуется потенциальная яма. Падающий фотон выбивает электрон, который захватывается потенциальной ямой. Электроны остаются в потенциальных ямах до конца экспозиции. Затем каждый ряд элементов считывается при помощи малошумящего усилителя. Вдобавок они имеют очень широкий линейный динамический диапазон, так как в одной потенциальной яме может накопиться до 107 электронов, прежде чем произойдет заметное переполнение. Главным источником шума в этих детекторах является тем-новой ток, связанный с тепловым возбуждением электронов, которые накапливаются в потенциальных ямах, и сигнал от них складывается с полезным сигналом при считывании через усилитель. Среднеквадратичное значение флуктуации составляет 10 - 15 электронов. [41]
Могут существовать две различные области температур с различным поведением подвижности. При достаточно высоких температурах, близких к комнатной, эффект экранирования уже мал и можно ожидать, что подвижность в отсутствие фононного рассеяния будет возрастать приблизительно пропорционально kBT в силу зависимости от q матричного элемента кулоновского рассеяния. Возможно также наличие дополнительной температурной зависимости за счет форм-фактора и распределения зарядов в окисле. При более низких температурах, близких к 77 К, эффект экранирования еще заметен и зависимость носит сложный характер. Увеличение кинетической энергии электронов приводит к уменьшению рассеяния, но в то же время и ослабляет эффект экранирования. Поэтому фактическая температурная зависимость определяется относительной ролью этих двух факторов. Первые эксперименты Фэнга и Фаулера [518] показали, что подвижность уменьшается с ростом температуры, за исключением случая малых концентраций электронов. При малых концентрациях подвижность с ростом температуры возрастает, но это связано, как полагают, с тепловым возбуждением электронов из локализованных в делокализованные состояния. Авторы работы [1543] считают, что наблюдаемое ими при малых концентрациях электронов возрастание подвижности может объясняться ослаблением кулоновского рассеяния с ростом температуры. [42]
Страницы: 1 2 3