лабораторная. 42 Примесная проводимость полупроводников. 42 Примесная проводимость полупроводников Тип полупроводника зависит от вида примеси

• Название: 42 Примесная проводимость полупроводников Тип полупроводника зависит от вида примеси
• Анкор: лабораторная
• Дата: 14.03.2022
• Размер: 2.25 Mb.
• Имя файла: 42 Примесная проводимость полупроводников.docx
• Тип: Документы; #396387

42 Примесная проводимость полупроводников

Тип полупроводника зависит от вида примеси:

" n " - тип, т.е. полупроводники с донорными примесями (отдает) , где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки. Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.(это происходит при внедрить в кристаллическую решетку полупроводника образованную 4-ехвалентными атомами пятивалентные атомы.) Донорные уровни лежат вблизи зоны проводимости тк 5-валентный электрон легко отрывается от своего атома . Уровень Ферми лежит вверху запрещенной зоны.

" p " - тип, т.е. полупроводники с акцепторными примесями (захватывает электрон) , где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны. (это происходит при внедрить в кристаллическую решетку полупроводника образованную 4-ехвалентными атомами трехвалентные атомы). Акцепторные уровни лежат внизу запрещенной зоны, вблизи самого верха валентной тк к 3-валентному атому электрон из соседней связи прилипает легко. Уровень Ферми вблизи донорных уровней.



Примесная проводимость в проводниках обоих типов существенно превосходит собственную проводимость.





43 Строение и состав атомного ядра

Наличие ядра у атома было доказано Резерфордом. Была выдвинута протонно-электронная модель ядра. Количество протонов в ядре равно массовому числу, а электроны компенсируют до зарядового числа заряд ядра.

Заряд ядра Q = +Z*e, Z - атомный номер, е- элементарный положительный заряд.

Масса ядра А-m_р, где А- массовое число.

Недостатки:

1) Электрону нет места в ядре (

2) Спин ядра. Проблемы, например, для ядер азота и дейтерия . В 1932 г. был открыт нейтрон. Протонно- нейтронная модель ядра.

В 1932 г. был открыт нейтрон. Протонно – нейтронная модель ядра.

В ядро входят только протоны и нейтроны. Общее их количество равно массовому числу ядра, а количество протонов равно зарядовому числу.



С высокой точностью были измерены массы протона и нейтрона:

mp = 1,0072764701 ≈ 1,00728 а.е.м.

mn = 1,0086649041 ≈ 1,00866 а.е.м.

Позднее оказалось, что протон и нейтрон являются двумя состояниями частицы – нуклона (N).

По современным представлениям, ядро состоит из протонов и нейтронов:



1. Если у ядер одинаково число протонов , то такие ядра называются изотопами.

2. Если у ядер одинаково массовое число , то такие ядра называются изобарами.

3. Если у ядер одинаково число нейтронов , то такие ядра называются изотонами.

4. Если у ядер одинаковые число протонов и одинаковые массовое число, то такие ядра называются изомерами.



44. Сильные взаимодействия. Ядерные силы

Виртуальные процессы. Виртуальные частицы

мезоны







Масса . Массы

Все мезоны- бозоны.

Ядерные силы: Для того чтобы атомы ядра были устойчивыми нуклоны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов.

1) Ядерные силы являются короткодействующими. Их радиус действия имеет порядок 10^-15 м. На расстояниях, существенно меньших, притяжение нуклонов сменяется отталкиванием.

2) Сильное взаимодействие не зависит от заряда нуклонов. Ядерные силы, действующие между двумя
протонами, протоном и нейтроном и двумя нейтронами, имеют одинаковую величину. Это свойство называется зарядовой независимостью ядерных сил

3) Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов. Нейтрон и протон удерживаются вместе, образуя ядро тяжелого водорода дейтрон, только в том случае, если их спины параллельны друг другу.

4) Ядерные силы не являются центральными. Их нельзя представлять направленными вдоль прямой, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов. Нецентральность ядерных сил вытекает, в частности, из
того факта, что они зависят от ориентации спинов нуклонов

5) Ядерные силы обладают свойством насыщения (каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов).

45 Процесс радиоактивного распада

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц.



Отдельные ядра претерпевают распады независимо друг от друга, поэтому изменение количества ядер dN за промежуток времени dtравно:

, N - число не распавшихся ядер, постоянная распада

Знак минус говорит о том, что число не распавшихся ядер уменьшается

; ;

Закон радиоактивного распада: ; начальное число ядер

Активностью образца А называется число распадов в единицу времени



; начальная активность образца

Закон радиоактивного распада:

; - период полураспада

Период полураспада — это время, за которое распадается половина первоначального количества ядер



46.ВИДЫ РАДИАКТИВНОГО РАСПАДА

1.Альфа-распад



X-химический символ распадающегося ядра

Y-химический символ образующегося ядра

Альфа –распад обычно сопровождается испусканием дочерним ядром γ – лучей. Скорости, с которыми α – частицы вылетают из распавшегося ядра, очень . Пролетая через вещество, α – частица постепенно теряет свою энергию, затрачивая ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. Кинетическая энергия α – частиц возникает за счет избытка энергии покоя материнского ядра над суммарной энергией покоя дочернего ядра и α – частицы.

Покидая ядро, α – частице приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит полную энергию α – частицы, равную в среднем 6 МэВ

2.Бета-распад



Первый вид распада, когда ядро,претерпевающее превращение испускает электрон, (β-– распад или электронный распад) протекает по схеме:



когда ядро, претерпевающее превращение испускает позитрон



когда ядро, поглощает один из электронов ,в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская нейтрино:



3.Гамма-распад- излучение фотонов с большой энергией. Не приводит к изменению состава ядра.

4.спонтанное деление тяжелых ядер- самопроизвольный процесс деления ядер на осколки, массы которых относятся как 2:3.

5.протонная радиоактивность : ядро претерпевает превращение, испуская 1 или 2 протона.

47.ядерные реакции

Ядерная реакция- процесс взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или с другим ядром, приводящий к преобразованию ядра.





Бор установил,что реакции вызываемые не очень быстрыми частицами, протекают в 2 этапа:

1.Захват приблизивщейся к ядру X частицыa и образование промежуточного ядра П-составного ядра.

2. Составное ядро испускает частицу b





Реакции, вызываемые быстрыми нуклонами и дейтронами, протекают без образования промежуточного ядра. Такие реакции прямые. ( пример: реакция срыва)

Обратной реакцией срыва является реакция подхвата – отталкивание налетевшего нуклона от ядра одного нуклона с превращением в дейтрон.

48 Фундаментальные законы сохранения

1) Закон сохранения импульса

Пример: Аннигиляция частицы и тождественной античастицы с образованием двух - квантов.



В системе отсчёта, связанной с центром масс полный импульс сталкивающихся частиц равен нулю. Импульс рождающих частиц тоже должен равняться нулю. Импульс одного кванта ненулевой. Поэтому возникают два - кванта

2) Закон сохранения момента импульса

Пример: Аннигиляция частицы и тождественной античастицы с образованием трёх - квантов.



В прошлом примере спины частицы и античастицы в момент столкновения были направлены в противоположные стороны. Так и происходит в 99% случаев. Иногда в момент столкновения спины направлены одинаково

3) Закон сохранения энергии

4) Закон сохранения электрического заряда

5) Закон сохранения лептонного заряда

Лептонамиявляются электроны, мюоны, электронные и мюонные нейтрино и все их античастицы. Все лептоны имеют спин s = 1/2, следовательно являются фермионами

• 
  Все частицы - лептоны имеют лептонный заряд (L = 1)
  
• 
  Все античастицы - лептоны имеют лептонный заряд (L = -1)
  
• 
  Все не лептоны имеют лептонный заряд (L = 0)
  

Лептонный заряд сохраняется во всех ядерных реакциях и превращениях микрочастиц.

Закон сохранения лептонного заряда не позволяет возникнуть частице вещества без частицы антивещества

Пример: Реакция - распада нейтрона.

Почему в реакции образуется антинейтрино, а не нейтрино?





Появление в этой реакции третьей частицы привело бы к несохранению лептонного заряда. Чтобы лептонный заряд сохранялся нужна третья античастица, т.е. антинейтрино.

6) Закон сохранения барионного заряда

Барионами являются нейтроны, протоны (т.е. нуклоны) и гипероны. Все барионы имеют спин s = 1/2, следовательно являются фермионами.

Стабильный барион- только протон

• 
  Все частицы- барионы имеют барионный заряд (В = 1)
  
• 
  Все античастицы- барионы имеют барионный заряд (В = -1)
  
• 
  Все не барионы имеют барионный заряд (В = 0)
  
• 
  Все барионы имеют лептонный заряд (L = 0)
  

Барионный заряд сохраняется во всех ядерных реакциях и превращениях микрочастиц. Барион распадается только с образованием другого бариона

Закон сохранения барионного заряда не позволяет возникнуть частице вещества без частицы антивещества

Законы сохранения лептонного и барионного заряда не позволяют лёгким частицам превратиться в тяжёлые, а тяжёлым - в лёгкие.

Пример: почему невозможна написанная реакция?





Лептонный заряд сохраняется 0 + 0 = -1 + 1

Барионный заряд не сохраняется 1 + 1

Реакция невозможна вследствие несохранения барионного заряда