Електричні та магнітні властивості

Самостійна робота 2

Самостійна робота 1

Носії заряду в напвпровіднику

Носії заряду - загальний термін для позначення часток чи квазічасток, які дають вклад у електричний струм.

Носіями заряду можуть бути електрони, дірки, катіони, аніони тощо, в залежності від середовища, в якому проходить струм.

§ напівпровідники - електрони й дірки;

§ метали й вакуумні прилади - електрони;

§ електроліти й суперіоніки - йони;

§ плазма - електрони та йони.

Важливими характеристиками носіїв заряду є рухливість і коефіцієнт дифузії.

В　напівпровідниках　розрізняють　 основні　носії　заряду 　й　 неосновні　носії　заряду. В напівпровідниках n-типу основними носіями заряду є електрони провідності, а дірки є неосновним носіями заряду. В напівпровідниках p-типу основними носіями заряду є дірки, а електрони - неосновними.

Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика.

Електрони, їх рух в твердих тілах

Тверде́ ті́ло — агрегатний стан речовини, що характеризується стабільністю форми на відміну від інших агрегатних станів рідини та газу.Атоми твердих тіл більшість часу проводять в околі певних рівноважних положень, здійснюючи тільки незначні теплові коливання.

За типом упорядкування атомів розрізняють кристалічні і аморфні тверді тіла. Кристали характеризуються наявністю просторової періодичності в розміщенні рівноважних положень коливань атомів, тобто наявністю кристалічної гратки. Атоми аморфних твердих тіл коливаються поблизу невпорядковано розміщених точок.

За типом зв’язку між атомами розрізняють тверді тіла з ковалентним, іонним, металічним зв’язками тощо.

Електричні, магнітні і деякі інші властивості твердих тіл визначаються переважно характером руху валентних електронів його атомів. У зв’язку з цим тверді тіла поділяються за електричними властивостями на діелектрики, напівпровідники, метали, сегнетоелектрики; за магнітними — на діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики, антиферомагнетики.

Тверді тіла вивчають окрема область фізики — фізика твердого тіла, хімії — хімія твердого тіла, матеріалознавство.

У механіці абсолютно тверде тіло - ідеалізований об’єкт, під яким розуміють тіло з постійними віддалями між його точками.

В залежності від величини питомого опору тверді тіла поділяються на провідники та діелектрики, проміжне положення між якими займають напівпровідники. Напівпровідники мають малу електропровідність, однак для них характерне її зростання з температурою. Електричні властивості твердих тіл пов'язані з їхньою електронною структурою. Для діелектриків властива щілина в енергетичному спектрі електронів, яку у випадку кристалічних твердих тіл називають забороненою зоною. Це область значень енергії, яку електрони в твердому тілі не можуть мати. В діелектриків усі електронні стани, нижче від щілини заповнені, і завдяки принципу Паулі електрони не можуть переходити із одного стану в інший, чим зумовлена відсутність провідності. Провідність напівпровідників дуже сильно залежить від домішок - акцепторів та донорів.

Існує певний клас твердих тіл, для яких характерна іонна провідність. Ці матеріали називають суперіоніками. Здебільшого це іонні кристали, в яких іони одного сорту можуть доволі вільно рухатися між непорушною ґраткою іонів іншого сорту.

При низьких температурах для деяких твердих тіл властива надпровідність — здатність проводити електричний струм без опору.

Існує клас твердих тіл, які можуть мати спонтанну поляризацію — піроелектрики. Якщо ця властивість характерна тільки для однієї з фаз, що існує в певному проміжку температур, то такі матеріали називаються сегнетоелектриками. Для п'єзоелектриків характерний сильний зв'язок між поляризацією і механічною деформацією.

Феромагнетикам властиве існування спонтанного магнітного моменту.

Оптичні властивості твердих тіл дуже різноманітні. Метали здебільшого мають високий коефіцієнт відбиття світла у видимій області спектру, багато діелектриків прозорі, як, наприклад, скло. Часто колір того чи іншого твердого тіла зумовлений погинанням світла домішками. Для напівпровідників та діелектриків характерна фотопровідність — збільшення електропровідності при освітленні.

Література

§ І. П. Пінкевич, В. Й. Сугаков Теорія твердого тіла, 2006, Київ: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет».

§ А. С. Давыдов Теория твердого тела, 1976, Москва: Наука.

Дата добавления: 2014-12-24