Концентрация электронов

При вымораживании и кристаллизации воды увеличивается концентрация электролита вокруг коллоидных частиц шлама, что способствует их коагуляции.

При зарядке происходит восстановление активной массы электродов. При зарядке, как и при разрядке, концентрация электролита не изменяется.

Удельная проводимость ионов в 1 см3 электролита деляется концентрацией электролита (концентраци ей электролита называется масса вещества в 1 см раствора). Чем меньше концентрация электролита, тем сильнее действие раство-

В свежеизготовленных элементах наблюдается некоторая неоднородность распределения влаги из-за неравномерности опрыскивания. Такие элементы имеют разброс в величине эдс и напряжения. За 48 ч концентрация электролита в элементе успевает выравнить-ся за счет диффузионных процессов. Разброс в величинах эдс и напряжение значительно уменьшаются.

сульфат свинца PbSO4. Концентрация электролита в порах активной массы в процессе разряда снижается. Это приводит к снижению напряжения на зажимах аккумулятора. Напряжение снижается тем больше, чем больше ток разряда ( 7.23). Это объясняется тем, что при разрядах большим током в течение малого времени диффузия серной кислоты в поры активной массы не успевает за процессом образования сульфата свинца. Сульфат свинца закрывает доступ к активной массе. В результате этого процесса емкость одного и того же аккумулятора различна и зависит от разрядного тока (или длительности разряда). Например, аккумулятор СК-10 при разряде током 36 А в течение 10 ч имеет емкость 360 А-ч, а при разряде током 185 А в течение 1 ч - 185 А-ч. Для аккумуляторов СК и СН предельное напряжение при разряде током 3 — 10-часового режима составляет 1,8 В, а при разрядах большим током — 1,75 В.

Заряд аккумулятора производится от источника постоянного тока (двигателя-генератора или выпрямительной установки). При этом к аккумулятору подводится напряжение большее, чем его ЭДС, и направление движения ионов внутри аккумулятора изменяется на противоположное. Реакция (7.1) читается справа налево. В процессе реакции сульфат свинца на обеих пластинах восстанавливается: на положительной пластине—в перекись свинца, а на отрицательной — в металлический свинец и образуется серная кислота. Концентрация электролита в процессе заряда растет, поэтому напряжение на аккумуляторе увеличивается. По мере заряда реакция переносится в глубь активной массы. К концу заряда, когда большая часть сульфата свинца восстановлена, происходит реакция электролиза воды, в результате которой у отрицательной пластины выделяются пузырьки водорода, у положительной — кислород. Газовыделение начинается при напряжении 2,3 В. Чтобы не допускать бурного газовыделения, зарядный ток снижают и продолжают заряд при

Удельная проводимость электролита у зависит от числа ионов в единице объема электролита, которое в свою очередь зависит от концентрации электролита, т. е. массы вещества в единице объема раствора. Чем меньше концентрация электролита, тем сильнеедействие растворителя и тем относительно большая часть молекул электролита

При разряде перекись свинца и металлический свинец электродов переходят в сернокислые соединения свинца с выделением воды. Вследствие этого уменьшаются концентрация электролита, его проводимость и э. д. с. аккумулятора. Химическая реакция при разряде выражается уравнением

При заряде реакция идет в обратном направлении и, следовательно, происходит восстановление активной массы электродов. При заряде и разряде концентрация электролита остается неизменной.

При разряде аккумулятора на пластинах обеих полярностей образуется сульфат свинца. Серная кислота расходуется как у положительных, так и у отрицательных пластин, при этом у положительных пластин расход кислоты больше, чем у отрицательных. У положительных пластин образуются две молекулы воды. Концентрация электролита при разряде аккумулятора снижается, при этом в большей мере она снижается у положительных пластин.

Если изменить направление тока через аккумулятор, то направление химической реакции изменится на обратное. Начнется процесс заряда аккумулятора. Реакции заряда у отрицательной и положительной пластин могут быть представлены уравнениями (27.1) и (27.2), а суммарная реакция — уравнением (27.3). Эти уравнения следует теперь читать справа налево. При заряде сульфат свинца у положительной пластины восстанавливается в перекись свинца, у отрицательной пластины — в металлический свинец. При этом образуется серная кислота и концентрация электролита повышается.

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.

Если изменить полярность напряжения ?/= С/ < 0, то концентрация электронов в приграничном слое уменьшится, а концентрация дырок незначительно увеличится ( 10.7). Приграничный слой с недостатком основных носителей называется обедненным слоем. Его удельная проводимость мала.

Таким образом электропроводность в полупроводниках осуществляется перемещением отрицательно заряженных свободных электронов в зоне проводимости и положительно заряженных дырок в валентной зоне. При любой температуре количество (концентрация) электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне равны. Это справедливо для чистых полупроводников (при отсутствии атомов примеси), которые называют собственными или с собственной электропроводностью (i'-типа) и обладают наименьшей для данного материала электропроводностью.

правлении. Количество примесей, введенных в материал эмиттера, таково, что концентрация дырок в области эмиттера значительно больше, чем концентрация электронов в области базы. Поэтому возникающий эмиттерный ток состоит преимущественно из дырок.

В результате возникновения отрицательного объемного заряда в полупроводнике имеет место „повышенная концентрация электронов в области контакта. Следовательно, в этой области полупроводника минимальное значение энергии, которой может обладать электрон, находящийся в зоне проводимости, должно быть ниже, чем во всем остальном объеме полупроводника. Значит, вблизи поверхности энергетические зоны искривляются вниз.

Рассмотрим различные соотношения между термодинамической работой выхода металла и полупроводника. При WM > Wa ( 1.5, а) объемный электрический заряд, возникший при контакте металла с полупроводником, вызывает искривление энергетических зон в слое полупроводника. В этом слое концентрация электронов низкая, поэтому слой полупроводника, примыкающий к контакту, является обедненным основными носителями. После контакта металла и полупроводника их уровни Ферми выравниваются и в состоянии динамического равновесия уровень Ферми для металла и полупроводника будет общим. При этом в зоне контакта образуется постоянный потенциальный барьер, величина которого равна разности термодинамических работ выхода металла и полупроводника.

Наряду с дрейфовой возникает диффузионная составляющая тока, которая является следствием теплового движения электронов. При неравномерной концентрации носителей тепловое движение приобретает определенную направленность из области с большей в область с меньшей концентрацией электронов. Это объясняется тем, что в области, где концентрация электронов выше, вероятность столкновения электронов также выше. В результате электрон при хаотическом тепловом движении стремится отклониться в область с меньшей концентрацией, где будет испытывать меньше столкновений. Это направленное перемещение электронов в результате хаотического теплового движения называется диффузией и зависит от величины градиента концентрации.

Рассмотрим физическую картину образования р — «-перехода (. 3.1). Представим, что два объема полупроводника N и Р разделены плоскостью R. Левая часть объема N имеет электронную проводимость, и в ней преобладают донорные примеси. Правая часть объема Р имеет дырочную проводимость, и в ней преобладают акцепторные примеси. При отсутствии контакта по плоскости /? концентрации электронов и дырок в обеих частях резко различаются: концентрация электронов в объеме N значительно превышает их концентрацию в объеме Р, а концентрация дырок в объеме Р значительно превышает их концентрацию в объеме N.

Этот сложный непрерывный физический процесс описывается общим математическим выражением, которое называется уравнением непрерывности. При выводе уравнения непрерывности рассматривается слой проводника толщиной А* и сечением, равным единице площади (например, 1 смг) Тогда объем этого слоя Дя • 1 = Дя. Предположим, что концентрация электронов (т. е.количество электронов в единице объема полупроводника) меняется по длине х полупроводника, а также в течение времени /. Следовательно, эту концентрацию можно записать как функцию от координаты х (длина полупроводника) и времени t: n (х, t).

и называется максимально применимой частотой (МПЧ). В формуле (1.16) Л'тах — наибольшая концентрация электронов в ионизированном слое; hr — высота границы ионосферы; а — радиус Земли.

При рассмотрении примесных полупроводников обычно ис-пол^зуют понятие «концентрация примеси». Концентрацией называется количество зарядов или частиц в единичном объеме (например, .в 1 см3). Следовательно, чем больше концентрация доноров /Уд, тем больше и концентрация электронов, а чем больше концентрация акцепторов Wa, тем больше концентрация дырок в полупроводнике.