Постоянный электрический ток. Закон Ома для цепи с распределенными пара­метрами, страница 10

При контакте примесных полупроводников с электронной и дырочной проводимостью возникает пограничный слой, обладающий выпрямительными свойствами – т.н. p-n – переход (рис.7.8). В настоящее время полупроводниковые выпрямители практически вытеснили их электровакуумные аналоги.

Два p-n – перехода, разделенных узким полупроводниковым промежутком с примесной проводимостью образуют транзистор – простейшую полупроводниковую структуру, обладающую усилительными свойствами (рис.7.9).

Описание работы полупроводниковых устройств и наиболее удачных схем современной радиоэлектроники и цифровой техники может составить предмет нескольких десятков полных лекций и способно увести читателя далеко в стороны от основной темы курса электродинамики. Отметим лишь главную идею современных технологий, позволяющих создавать на одном кристалле весьма сложные и при этом малогабаритные электронные схемы, путем селективного напыления примесей на кремневую матрицу. Один из распространенных методов изготовления таких схем состоит в нанесении на поверхность кристалла светочувствительного защитного покрытия, его частичного разрушения при облучении поверхности  изображением требуемой части схемы и последующим внедрением донорных или акцепторных примесей на открывшиеся участки кристалла.

7.8.  Закон Джоуля-Ленца

В случае протекания постоянного электрического тока по однородному участку цепи  скорость (и кинетическая энергия) носителей зарядов остается неизменной. В соответствии с хорошо известной из курса механике теоремой об изменении кинетической энергии, это означает, что суммарная мощность всех сил, действующих на носитель заряда, оказывается равной нулю (7.43). В результате действия диссипативных сил мощность, развиваемая силами электрического поля и сторонними силами выделяется в проводнике в виде тепловой. Объемная плотность тепловой мощности может быть вычислена как произведение мощности, приходящейся на один носитель заряда, на концентрацию носителей (7.44). В соответствии с определением плотности тока (7.1) и законом Ома для активного участка (7.8),  выражение для объемной плотности тепловой мощности постоянного тока может быть выражено в виде произведения удельного сопротивления проводника на квадрат плотности протекающего через него тока (7.45). Полученное соотношение называют законом Джоуля-Ленца. В случае однородного проводника с однородно распределенной по его объему плотностью тока из (7.45) легко получить более привычное выражение для закона Джоуля - Ленца в интегральной форме (7.46).