Однако термоЭДС обусловлена не только
диффузией носителей заряда, но еще и контактными разностями потенциалов. Дело в
том, что химические потенциалы 
и 
зависят от температуры. Поскольку
температуры контактов B и C неодинаковы, то, согласно (4), будут
неодинаковы и контактные разности потенциалов, а их сумма не равна нулю.
Напряжение U, равное по величине термоЭДС,
складывается из падения напряжения в объеме проводников и скачков потенциала в
контактах.
ТермоЭДС зависит от рода контактирующих
проводников и от температуры контактов. В рамках неравновесной термодинамики
устанавливается, что 
(6)
где 
–
характерная для данной пары функция. Вид функций 
и
определяется природой
соответствующего проводника. Если известна термоЭДС проводников 1 и 2
по отношению к проводнику 0, то из общего вида (6) легко установить, что
термоЭДС проводника 2 по отношение к проводнику 1 определяется
формулой
Существуют пары металлов, для которых
формула (6) сводится к линейной зависимости 
,где
называется коэффициентом термоЭДС.
На соотношении (6) основан принцип действия термопары как удобного средства измерения температур. Ее устройство соответствует рассмотренной выше цепи. Один спай термопары поддерживается при известной (реперной) температуре, второй является температурным зондом. Измерение температуры в результате сводится к измерению термоЭДС.
Вопрос №25: Контакт двух полупроводников. Контакт двух металлов, полупроводников или металла с полупроводником обладают выпрямляющим действием. Это значит, что сопротивление такого контакта зависит от направления проходящего тока. Особенно резко выпрямляющее действие выражено на границе дырочного (p) и электронного (n) полупроводников.
Рассмотрим явления, происходящие в p-n переходе. Допустим, что работа выхода электрона из полупроводника n-типа меньше чем из полупроводника p-типа, в соответствии с этим, значение химического потенциала m в первом полупроводнике будет выше, чем во втором. Для определенности считаем, что оба полупроводника сделаны из одного и того же материала. Однако к одному из них добавлено небольшое количество донорной, а к другому – акцепторной примеси. Энергетические зоны в таких полупроводниках совпадают. Различие состоит в виде и расположении примесных уровней. Благодаря этому химический потенциал полупроводника n-типа выше, чем химический потенциал полупроводника p-типа.
При контакте таких полупроводников, произойдет выравнивание химических потенциалов: электроны из приконтактной области электронного полупроводника начнут переходить в дырочный, в свою очередь, дырки из дырочного полупроводника начнут диффундировать в электронный. В результате, в приконтактной области между ними появится контактное электрическое поле Ek, направленное от электронного к дырочному полупроводнику. Переходной слой на границе полупроводников будет обеднен носителями тока: и электронами и дырками. Поэтому электрическое сопротивление переходного слоя значительно превосходит сопротивление остальной части полупроводников.
Допустим, что приложено внешнее электрическое поле E, направленное от электронного полупроводника к дырочному. Ввиду большого сопротивления переходного слоя практически вся разность потенциалов придется на переходной слой. Такое поле дополнительно оттягивает электроны и дырки из приконтактной области, тем самым увеличивается зона, обедненная носителями тока, и ее сопротивление. Практически ток через контакт не пойдет.
Изменим полярность приложенного поля. Под его действием электроны и дырки диффундируют в направлении контакта. По этой причине уменьшается размер зоны, обедненной электронами и дырками, и ее сопротивление. Ток в этом случае возрастает быстрее, чем приложенное напряжение.
На свойстве односторонней проводимости контакта двух примесных полупроводников p- и n-типа основано действие полупроводниковых выпрямителей – диодов. При анализе работы кремниевого диода в радиотехнической схеме можно считать, что диод полностью закрыт при обратном напряжении и полностью открыт, когда прямое напряжение достигает ~0.6 В.
С помощью полупроводников можно производить не только выпрямление, но и усиление электрических сигналов. Употребляемые для этого полупроводниковые приборы имеют не два электрода (как в диодах), а три и больше, и действуют подобно электронным лампам с сетками. Они получили общее название транзисторов.
Рассмотрим так называемый биполярный транзистор ( ещё бывают полевые и МОП-транзисторы). Имеется две разновидности этого транзистора – p-n-p и n-p-n типа. Рассмотрим в общих чертах работу транзистора на примере n-p-n транзистора. При отрицательном напряжении на базе (напряжение на эмиттере примем за ноль, напряжение на коллекторе считаем положительным) оба p-n перехода закрыты: токи в базовой, коллекторной и эмиттерной цепях отсутствуют. При положительном напряжении база-эмиттер электроны из эмиттера инжектируются в область базы в качестве неосновных носителей заряда. В обычном p-n переходе через некоторое время на участке конечной длины происходит рекомбинация электронов с дырками базы. Однако в транзисторе ширина базы всегда мала по сравнению с длиной диффузии неосновных носителей. Поэтому под действием поля основная часть электронов достигают коллектора, и переходит в него в качестве основных носителей. Таким образом, изменение тока в цепи эмиттера будет вызывать изменение тока в цепи коллектора. Если пренебречь небольшой утечкой тока через базу, токи коллектора и эмиттера равны между собой.
Вопрос №26:
Электромагнитное поле. Сила Лоренца и уравнения Максвелла. Взаимодействие неподвижных зарядов описывается законом Кулона. В сочетании с принципом суперпозиции закон в полевой форме выражается уравнениями
,
,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.