7. Контактные явления в полупроводниках. р–n переход.

Граница соприкосновения двух полупроводников, один из который имеет электронную, а другой — дырочную проводимость, называется электронно-дырочным переходом (или р-п-переходом). 

КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ- неравновесные электронные явления, возникающие при прохождении электрич. тока через контактполупроводника с металлом или эле-ктролитом или через контакт двух различных полупроводников(гетеропереход )либо через границу двух областей одного и того же полупроводника с разным типом носителей заряда и разной их концентрацией.

Приведем в контакт р– и n– полупроводники. Основные носители заряда (дырки в р–полупроводнике и электроны в n–полупроводнике) начинают диффундировать через границу контакта и тем самым создают ток, который называется диффузионным током i_диф.

При этом часть носителей заряда рекомбинирует (т.е. электрон встает на место дырки), а другая часть в тонком пограничном слое толщиной 10^–6 – 10^–4 см образует контактное электрическое поле напряженностью E_k.

1. Состав атомного ядра. Дефект массы. Энергия связи. Удельная энергия связи. Устойчивость ядер.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомное ядро, рассматриваемое как класс частиц с определённым числом протонов и нейтронов, часто называется нуклидом.

Нуклоны состоят из более простых частиц трех типов, названных кварками. Кварковая компонента нуклонов реализуется в виде двух возбуждённых барионных кластеров, испускающих главным образом нуклоны

Количество протонов в ядре называется его зарядовым числом Z — это число равно порядковому номеру элемента, к которому относится атом в таблице Менделеева. Количество нейтронов в ядре называется его изотопическим числом N. Полное количество нуклонов в ядре называется его массовым числом A (очевидно A = N + Z) и приблизительно равно средней массе атома, указанной в таблице Менделеева.

Энергия связи ядра – энергия, которую необходимо затратить для расщепления ядра на отдельные нуклоны. Равна энергии всех нуклонов в свободном состоянии.

Дефект массы характеризует уменьшение суммарной массы при обозначении ядра из нуклонов: ∆M=Z_mp+N_ma-M_a=E_св/c².

Чем больше энергия связи, тем больше устойчивость ядра.

Для осуществления реакции между двумя или несколькими частицами необходимо, чтобы взаимодействующие частицы (ядра) сблизились на расстояние порядка 10⁻¹³ см, то есть характерного радиуса действия ядерных сил.

2. Ядерные силы. Их свойства.

Атомное ядро, состоящее из определенного числа протонов и нейтронов, является единым целым благодаря специфическим силам, которые действуют между нуклонами ядра и называются ядерными.

---

1. Ядерные силы являются короткодействующими силами притяжения. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10^–15 м. Расстояние (1,5 – 2,2)·10^–15 м называется радиусом действия ядерных сил, с его увеличением ядерные силы быстро уменьшаются. На расстоянии (2-3) 10^–15 м ядерное взаимодействие между нуклонами практически отсутствует.

2. Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с опред. числом ближайших соседей. Такой характер ядерных сил проявляется в приближенном постоянстве удельной энергии связи нуклонов при зарядовом числе А>40. 

3. Зарядовая независимость, т.е. они не зависят от заряда нуклонов, поэтому ядерные взаимодействия между протонами и нейтронами одинаковы. Зарядовая независимость ядерных сил видна из сравнения энергий связи зеркальных ядер. Так называются ядра, в которых одинаково общее число нуклонов, но число протонов в одном равно числу нейтронов в другом.

4. Ядерные силы не являются центральными и зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Это подтверждается различным характером рассеяния нейтронов молекулами орто- и параводорода. В молекуле ортоводорода спины обоих протонов параллельны друг другу, а в молекуле параводорода они антипараллельны. Опыты показали, что рассеяние нейтронов на параводороде в 30 раз превышает рассеяние на ортоводороде.

3. Закон радиоактивного распада. Характеристики распада ядер.

Радиоактивный распад – процесс превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, который сопровождается испусканием частиц.

N=N₀e^-λt – закон радиоактивного распада, где N – число нераспавшихся ядер, N₀ – число начальных ядер.

Физический смысл постоянной распада – вероятность распада ядра за единицу времени. Характерные времена жизни для радиоактивных ядер τ> 10^-14 c. Времена жизни ядер, обусловленные испусканием нуклонов 10^-23 с < <10^-20 c. T_1/2 – период полураспада – время, за которое распадается половина начального количества ядер. Активность радиоактивного источника – число распадов в единицу времени: A=λN.

Атомный номер	Z	Номер хим. элемента в периодической системе. Равен числу протонов в ядре и числу ē в электронной оболочке.
Массовое число	А	Число нуклонов в ядре.
Энергия связи ядра	ЕСВ	Энергия, выделяющаяся при образовании ядра из свободных нуклонов. Эта та энергия, необходимая для разделения ядра на свободные нуклоны.
Дефект массы ядра	∆m	Физ. величина, равная разнице м/у массой свободных нуклонов и нуклонов, находящихся в ядре.
Удельная энергия связи ядра	εСВ	Физ. величина, равна ЕСВ ядра, приходящейся на 1 нуклон

4. Законы смещения при радиоактивном распаде. Закономерности излучения ядер.

---

Радиоактивный распад – процесс превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, который сопровождается испусканием частиц.

Виды радиоактивного распада:

1)α – распад – сопровождается испусканием атомов гелия.

2)β – распад – испускание электронов и позитронов.

3)γ – распад – испускание фотонов при переходах между состояниями ядер.

4)Спонтанное деление ядер.

5)Нуклонная радиоактивность.

α – распад: ^A₂X→^A-Y_Z-2Y+⁴₂He. Α-распад наблюдается у тяжёлых ядер. Спектр α – распада дискретный. Длина пробега α – частицы в воздухе: 3-7см; для плотных веществ: 10^-5м. T_1/2 10^-7с ÷ 10¹⁰лет.

β – распад обусловлен слабым взаимодействием. Слабым оно является по отношению к сильным ядрам. В слабых взаимодействиях участвуют все частицы, кроме фотонов. Суть в вырождении новых частиц. T_1/2 10^-2с ÷ 10²⁰лет. Свободный пробег нейтрона 10¹⁹км.

β – распад включает в себя 3 вида распада:

1)β^- или электронный. Ядро испускает электроны. В общем случае:

^A₂X→^A_Z-1Y+⁰_-1e+υ_e.

2)β⁺ или позитронный. Испускаются античастицы электрона – позитроны: ¹₁p→¹₀n+⁰₁e+υ_e – реакция превращения протона в нейтрон. Самостоятельно реакция не проходит. Общий вид реакции: ^A_ZX→^A_Z-1Y+⁰₁e+υ_e. Наблюдается у искусственных радиоактивных ядер.

3)Электронный захват. Происходит превращение ядра, захватывает K – оболочку и превращается в нейтрон: ¹₁p+⁰_-1e→¹₀n+υ_e. Общий вид: ^A_ZX+⁰₁e→^A_Z-1Y+υ_e. В результате электрического захвата из ядер вылетает только одна частица. Сопровождается характерным рентгеновским излучением.

5. Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза атомных ядер.

Ядерная реакция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, часто приводящий к выделению колоссального количества энергии. При протекании ядерных реакций выполняются следующие законы: сохранения электрического заряда и числа нуклонов, сохранения энергии и

импульса, сохранения момента импульса, сохранения четности и

изотопического спина.

Реакция деления – деление атомного ядра на несколько более легких ядер. Деления бывают вынужденные и спонтанные.

Реакция синтеза – реакция слияния лёгких ядер в одно. Эта реакция происходит только при высоких температурах, порядка 10⁸ К и называется термоядерной реакцией.

---

Смотрите также файлы

• Декоративное древоводство.docx

• Психология семьи.docx

• Реферат. Современное состояние института семьи.docx

• Реферат. Факторы разрушения брачно-семейных отношений.docx

• Реферат. Психологические особенности первенца, среднего, младшего и единственного детей.docx