To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
BADANIE ZALEŻNOŚCI OPORU PRZEWODNIKA I PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY Wynik przybliżenia swobodnych atomów możemy traktować jako swoistą sieć krystaliczną. Przy ich zbliżaniu, zgodnie z zakazem Pauli`ego, ich wyższe poziomy energetyczne łączą się we wspólne pasma. Najwyższe całkowicie zapełnione pasmo energetyczne będziemy nazywać pasmem podstawowym a pasmo leżące bezpośrednio nad nim - pasmem przewodnictwa.
Jeżeli pasmo jest puste nie popłynie przez nie prąd. Ale i pasma zapełnione nie przewodzą prądu ponieważ nie ma w nich wolnych stanów energetycznych, które mogłyby zająć elektrony. Inaczej sprawa wygląda gdy pasmo jest tylko częściowo zapełnione. Wtedy pole zewnętrzne może przyspieszyć elektrony i przenieść je na inne, jeszcze nie obsadzone pasma. Tym samym wywołany zostanie ruch ładunków elektrycznych, czyli przepływ prądu elektrycznego. Substancje, które posiadają częściowo zapełnione pasma energetyczne nazywamy przewodnikami, a nie posiadające takich pasm - dielektrykami. W temperaturze zera bezwzględnego półprzewodniki są idealnymi izolatorami. Natomiast w temperaturach wyższych wskutek ruchu cieplnego przeniesiona zostaje z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Jednocześnie w paśmie walencyjnym powstają dziury, zachowujące się jak swobodne ładunki dodatnie. Liczba uwolnionych w ten sposób elektronów zależy wykładniczo od szerokości E g przerwy energetycznej między pasmem przewodnictwa. Jeżeli jest ona duża to koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa jest bardzo mała. Jeżeli nie to koncentracja elektronów swobodnych osiąga dość znaczną wartość już w temperaturze pokojowej. Ciała takie nazywamy półprzewodnikami. Elektrony w paśmie przewodnictwa przemieszczają się swobodnie w całej objętości kryształu. W czasie tego przemieszczania rozpraszają się one na mechanicznych defektach sieci. Średni czas pomiędzy kolejnymi zderzeniami nazywamy czasem relaksacji T. Pole elektryczne E wywołane przyłożeniem napięcia U do końców przewodnika o długości l i przekroju S działa na wszystkie elektrony w paśmie przewodnictwa. W wyniku rozproszenia energia kinetyczna ruchu uporządkowanego zmienia się w ciepło a pęd maleje do zera. Ubytek pędu w czasie T wywołany pojedynczym zderzeniem wszystkich N elektronów przewodnictwa jest rekompensowany popędem NFT sił pola a zatem:
Natężenie I prądu wynosi zatem:
gdzie:
n - gęstość swobodnych nośników ładunku
m - masa elektronu
e - ładunek elektronu
V - średnia prędkość ruchu uporządkowanego
Równanie to opisuje prawo Ohma:
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)