Электрически нейтрален

При отсутствии напряжения (U = 0) основные и неосновные носители распределены равномерно в объеме полупроводника ( 10.5). При указанной на 10.6 полярности напряжения (U > 0) в слое полупроводника на его границе с вакуумом под действием электрического поля концентрация электронов возрастает. Одновременно снижается концентрация дырок за счет усиления рекомбинации. Остальная часть полупроводника остается электрически нейтральной. Пограничный слой с избытком основных носителей называется обогащенным слоем. Его удельная проводимость велика.

Электрический метод основывается на действии электрического поля на частицы воды. При перемещении эмульсии под действием внешних сил (сила тяжести, напор насоса и др.) система вода—нефть перестает быть электрически нейтральной, так как часть зарядов, удаленных от частиц воды, уносится. Преобладает избыточный заряд частиц воды (положительный или отрицательный).

При отсутствии напряжения (U = 0) основные и неосновные носители распределены равномерно в объеме полупроводника ( 10.5). При указанной на 10.6 полярности напряжения (U > 0) в слое полупроводника на его границе с вакуумом под действием электрического поля концентрация электронов возрастает. Одновременно снижается концентрация дырок за счет усиления рекомбинации. Остальная часть полупроводника остается электрически нейтральной. Пограничный слой с избытком основных носителей называется обогащенным слоем. Его удельная проводимость велика.

При отсутствии напряжения (U = 0) основные и неосновные носители распределены равномерно в объеме полупроводника ( 10.5). При указанной на 10.6 полярности напряжения (U > 0) в слое полупроводника на его границе с вакуумом под действием электрического поля концентрация электронов возрастает. Одновременно снижается концентрация дырок за счет усиления рекомбинации. Остальная часть полупроводника остается электрически нейтральной. Пограничный слой с избытком основных носителей называется обогащенным слоем. Его удельная проводимость велика.

Рассмотрим более подробно механизм электропроводности. Она определяется возможностью движения свободных электронов в объёме металла при действии внешнего электрического поля. Кристаллическая решётка представляет собой систему положительных ионов, между которыми движутся свободные электроны. Они совершают хаотическое движение по всем направлениям, причём каждый электрон в течение определённого времени находится в непосредственной близости от какого-нибудь положительного иона. Система в целом является электрически нейтральной. Под действием внешнего электрического поля на свободные заряженные частицы - носители заряда - будет действовать сила F, определяемая как

где QAs— полный заряд подвижных носителей, связанный с током /к и состоящий из заряда подвижных неосновных носителей в электрически нейтральной эмиттерной области Qb заряда подвижных неосновных носителей в области пространственного заряда эмиттерного перехода Q2, заряда подвижных неосновных носителей в нейтральной базовой области Qs и заряда подвижных неосновных носителей в области пространственного заряда коллекторного перехода Q4; rN— полное прямое время пролета носителей из базы в коллектор; Q5, Q9, Q7, Qg, т/ — аналогичные, относящиеся к переходу база — эмиттер, величины.

Углерод является электрически нейтральной примесью. Однако установлено, что, взаимодействуя -с содержащим-

На'поверхностях поляризованного диэлектрика появляются как бы связанные электрические заряды, которые уменьшают Напряженность электрического поля в диэлектрике. Связанными эти заряды называются потому, чтб любая область внутри диэлектрика остается электрически нейтральной.

девшие при низкой температуре инертные газы (Ar, Ne, Кг), атомы укладываются так, что каждый из них окружен двенадцатью соседними атомами на одинаковых расстояниях. Такое расположение можно представить в виде атомной (кристаллической) решетки. Большое разнообразие кристаллических тел как раз и определяется особенностями взаимного расположения атомов в пространстве. А оно в свою очередь определяется направленностью (симметрией) межатомных сил взаимодействия. Все виды взаимодействий в той или иной степени обязаны трму, что любой из атомов состоит из положительно заряжённого ядра и в определенном порядке движущихся вокруг него электронов. В целом (в состоянии равновесия) система оказывается электрически нейтральной. Однако при сближении атомов (одного или различного сорта) возникает взаимное влияние, в результате которого возникает деформация пространственной структуры атомов либо коренное ее изменение. За счет этого и образуются различные конфигурации пространственного распределения и траекторий движения электронов, приводящие к устойчивым связям.

Углерод в кремнии является электрически нейтральной примесью замещения с максимальной растворимостью при термодинамическом равновесии в точке плавления по разным данным 3,5- 1017 см"3 [54]

Итак, обратимся к электрически нейтральной базовой области транзистора на 3.8. В этой области при любом режиме электрического смещения дырочный ток крайне мал. Это объясняется тем, что с обеих сторон от базовой области р-типа расположены области n-типа, в которых концентрация дырок очень мала, и они не поступают в базовую область. Поэтому предположим, что дырочный ток равен нулю. Из формулы (2.61) найдем напряженность поля Е в нейтральной базовой области:

Здесь rip, рр—концентрации электронов и дырок в подложке р-типа, ф—электрический потенциал. За положение опорного потенциала можно принять различные энергетические уровни. Пусть нулевой потенциал соответствует уровню Ферми (&{) собственного полупроводника в электрически нейтральной области как это показано на 3.24, а. В МОП-диоде ток всегда равен нулю, поэтому можно считать, что при приложении напряжения уровень Ферми всегда постоянен в любой точке полупроводника. С учетом этого условия преобразуем формулы (2.24) из предыдущей главы для яР, рР:

Помимо диффузии электронов из гг-области в р-область, будет происходить диффузия дырок из р-области в я-область. При постоянной температуре устанавливается динамическое равновесие, при котором электронный и дырочный токи равны. Этому равновесию соответствует постоянная величина потенциального барьера. Следует отметить, что заряды р- и л-областей равны, т. е. кристалл полупроводника в целом электрически нейтрален.

Чтобы понять структуру р-n-перехода, рассмотрим сначала две отдельные области полупроводников р- и n-типа ( 8, а). Кружками со знаком плюс в n-области показаны атомы донорной примеси, например фосфора. Каждый донорный атом имеет положительный заряд, так как пятый валентный электрон его покинул и он остался с одиночным положительным зарядом. Свободные электроны изображены знаком минус. В целом объем n-области электрически нейтрален, не заряжен, так как число фиксированных положительных зарядов (ионов атомов фосфора) в нем компенсируется таким же числом отрицательно заряженных подвижных электронов.

Атомы акцепторов, например бора в кремнии р-типа, показаны кружками со знаком минус, означающим отрицательный заряд атома вследствие захвата электрона. Свободные положительно заряженные дырки показаны знаком плюс. Объем области р-типа также электрически нейтрален, так как число акцепторов равно числу дырок. М При соединении этих двух областей ( 8, 6) появляется диффузионный поток свободных электронов из n-области в р-область и, казалось бы, все электроны должны прорекомбинировать с дырками р-области. Однако в действительности этого не происходит потому, что, как только часть электронов покидает приграничную n-область, в ней появляется слой положительного пространственного заряда, образованного нескомпенсированными положительно заряженными атомами доноров. Плотность пространственного заряда р равна произведению концентрации донорных атомов Л/д и заряда электрона q, т.е. р = <7/Vfl. Аналогично в приграничной р-области вследствие ухода части свободных дырок в n-область появляется слой отрицательного пространственного заряда, образованного нескомпенсированными отрицательно заряженными ионами акцепторов. Плотность его равна - <7/VA. В итоге в области р-п-перехода устанавливается равновесие: образуется двойной слой пространственного заряда, не содержащий свободных носителей заряда и препятствующий своим электрическим полем Е дальнейшему перемещению основных носителей заряда через p-n-переход. Распределение пространственного заряда р, электрического поля Е и потенциала У в области p-n-перехода показаны на 9, а, б, в. Потенциальный барьер в слое объемного пространственного заряда соответствует электрическому

Изолированный кристалл л-типа электрически нейтрален, сумма положительных и отрицательных зарядов в нем равна нулю. Количество атомов, лишившихся одного электрона и превратившихся в положительные ионы, строго равно количеству оторвавшихся от атомов электронов. Чем выше температура, тем больше образуется свободных электронов. В частности, при комнатной температуре практически все «лишние» электроны донорной пятивалентной примеси отрываются от атомов и движутся хаотически. Положительные ионы находятся в узлах кристаллической решетки.

Также электрически нейтрален и изолированный кристалл р-типа. Однако в нем в хаотическом тепловом движении находятся дырки, а атомы акцепторной примеси, захватившие лишний электрон и превратившиеся в отрицательные ионы,— в узлах кристаллической решетки.

ограниченной петлей гистеризиса. 33. Правильно. Соотношение G Кч- 75. Правильно. Когда напряженность магнитного поля катушки // = //,, магнитные поля катушки и сердечника одинаковы, но направлены навстречу друг другу. Таким образом, индукция результирующего поля равна нулю. 76. Неправильно. Выясните, влияет ли скорость движения рамки на скорость изменения магнитного потока, когда магнитное поле однородно. 77. Грубая ошибка. 78. Неверно. Результирующая индукция равна нулю. Следовательно, при /7=^=0 магнитное ноле сердечника •тсутствовать не может. Рассматриваемые ноля уравновешивают друг друга. 79. Неверно, Вы заблуждаетесь, считая,

что ЭДС должна быть всегда направлена вдоль бруска. 80. Правильно. 81. Правильно. 82. Неверно. Для правильного ответа необходимо сравнить скорости изменения токов i'i и iV 83. Неверно. Проводники с током электрически нейтральны. 84. Правильно. 85. Правильно. Разъяснения даны в консультации № 145. 86. Правильно, так как Ф:^Вср5к, где SK — площадь поперечного сечения каркаса, которая меняется при изменении диаметра каркаса. 87. Неверно. 88. Неточный ответ. Магнитный поток убывает быстрее, чем нарастает. 89. Неверно. При отсутствии тока в цепи F = 0 и на проводник длиной / действует неуравновешенная сила G; следовательно, равномерное движение груза невозможно. 90. Неправильно. 91. Неверно. Электроны движутся не в электрическом, а в магнитном поле. 92. Правильно. При пуске ? = 0, так как у = 0. 93. Неверно. Проводник с током электрически нейтрален. 94. Неправильно. Равноускоренное движение характеризует систему неуравновешенных сил. 95. Правильно, так как магнитное сопротивление всей цепи увеличится. 96. Правильно. 97. Правильно. 98. Неверно. Подумайте, меняется ли в данных случаях магнитный поток, пронизывающий контур. 99. Правильно, так как tyLa < i>L6. 100. Вы ошибаетесь. Напряженность магнитного поля Н для средней линии не зависит от диаметра каркаса. 101. Неправильно. Учтите знак заряда протона. 102. Правильно. 103. Неверно. После насыщения индукция В растет за счет увеличения тока катушки. 104. Правильно. 105. Неверно. Это единица потокосцепления, но не в СИ. 106. Вы ошибаетесь. Из того, что индуктивность L = ^L/I, не следует, что она зависит от / и t)t. Для катушки без ферромагнитного сердечника L = const. 107. Правильно. 108. Неправильно. См. консультацию № 251. 109. Неверно. Так как не согласуется с положением, что ЭДС равна нулю при установившемся значении тока. 110. Неверно. Прочтите консультацию № 91. 111. Правильно. 112. Неверно. Ведь только часть магнитного поля тока i\ сцеплена с витками второй катушки. 113. Неверно. Воспользуйтесь формулой для определения индуктивности катушки L. 114. Неверно. В том и другом случае поле вызвано токами в кольцевом контуре. 115. Неверно. Примените правило правой руки. 116. Правильно, так как длина контура, проходящего через точку А, меньше, чем длина контура, проходящего через точку В. 117. Неверно. См. консультацию № 106. 118. Неверно. Магнитное сопротивление левого стержня увеличится и, следовательно, 1К уменьшится. 119. Неверно. Вы решили, что если перепад тока в первом случае больше, то ЭДС больше. Необходимо учитывать время, в течение которого меняется ток. 120. Неверно. Прочтите консультацию № 54. 121. Правильно, так как при изменении направления обхода контура меняется знак как у токов, так и у НС. 122. Это положение справедливо, хотя и неполно. 123. Неверно. ЭДС индуцироваться будет, так как сила Лоренца, действующая на орбитальные электроны, вызовет смещение электронных орбит атомов диэлектрика. 124. Неверно. Выясните, что происходит с потокосцеплением катушки i)L. 125. Неверно. Вы не учитываете, что проводник с током электрически нейтрален. 126. Правильно. 127. Правильно. 128. Правильно. 129. Неверно. 130. Правильно. В первый момент ток равен нулю и напряжение источника полностью уравновешивается ЭДС. По мере роста тока ЭДС уменьшается. 131. Неверно. Если возникает ток, то скорость о нее время растет и, следовательно, увеличивается противо-ЭДС Е. Наступит момент, когда ?'> U,

Близость локальных уровней к зоне проводимости приводит к тому, что уже при небольшом нагреве атомы примеси ионизируются, отдают дополнительный электрон, при этом число свободных электронов увеличивается. Образование свободных электронов при ионизации донорной примеси сопровождается появлением в узлах кристаллической решетки неподвижных положительных зарядов — ионов примеси. Обмен электронами между атомами примеси невозможен, так как атомы примеси удалены друг от друга и при комнатной температуре все ионизированы. Таким образом, ионизация атомов примеси не приводит к увеличению концентрации дырок, которые образуются только при разрыве связей между атомами полупроводника. Поэтому при введении донорной примеси концентрация свободных электронов оказывается значительно больше концентрации дырок и электропроводность определяется в основном электронами. В этом случае электроны называют основными носителями (их концентрация обозначается пп), дырки— неосновными (концентрация рп), а такой полупроводник называется полупроводником п-типа. Несмотря на преобладание в примесном полупроводнике подвижных носителей одного знака, полупроводник в целом электрически нейтрален, так как избыточный заряд подвижных носителей компенсируется зарядом неподвижных ионов примесей. Для полупроводника n-типа справедливо следующее равенство концентрации отрицательных и положительных зарядов:

Несмотря на то что при инжекции примыкающие к р-л-пере-ходу области не заряжаются, диффузионную емкость можно связать с зарядом инжектированных носителей, так как инжектированные неосновные носители и нейтрализующие их основные носители не исчезают. Для сравнения вспомним, что и обычный конденсатор в целом электрически нейтрален. Но в обычном конденсаторе положительный и отрицательный заряды пространственно разделены (то же самое можно сказать и о р-я-переходе при рассмотрении его барьерной емкости), в то время как при

При внесении в полупроводник акцепторной примеси одна из валентных связей с соседними атомами остается незаполненной ( 9-4, а). Такое состояние не является дыркой, так как атом акцептора электрически нейтрален. Процесс ионизации акцепторного атома заключается в присоединении к незаполненной валентной связи электрона из валентной зоны:

Предположим теперь, что в объеме Уг имеются подвижные отрицательно заряженные частицы — электроны, объемный заряд которых скомпенсирован равным по величине, но "противоположным по знаку зарядом неподвижных частиц. В целом объем Vt электрически нейтрален. Условие электронейтралыюсти выполняется и для объема F2, но в нем подвижные частицы — дырки несут положительные заряды. При удалении разделительной перегородки возникнет диффузия электронов из объема Vi в объем F2 и дырок в обратном направлении. Это движение будет сопровождаться перераспределением электрических зарядов, и, следовательно, возникнет электрическое поле g. Это поле вызовет дрейфовое движение частиц в направлении, противоположном их диффузионному движению. В условиях равновесия плотности дрейфового и диффузионного потоков должны быть равны (энергия Ферми для всей системы Еф == const). Иначе говоря, время диффузии частиц на длине Zcp должно быть равно времени их дрейфа на этом же пути. В электрическом поле частицы движутся равноускоренно со средней дрейфовой скоростью, определяемой выражением (9-74):