Этот вопрос связан с особенностями проводимости электрического тока в полупроводниках. Для того чтобы ответить на него, необходимо разобраться, как образуются свободные носители заряда в полупроводниках и почему их количество остается постоянным при неизменных внешних условиях.
В полупроводниках, таких как кремний или германий, проводимость обеспечивается двумя типами носителей заряда: электронами (отрицательный заряд) и дырками (положительный заряд). При небольшом повышении температуры полупроводника, электроны получают энергию, достаточную для перехода из валентной зоны в зону проводимости, оставляя за собой положительный заряд в виде дырки.
Формирование электронно-дырочных пар происходит при небольшой кинетической энергии электронов и возможности прыжка с разрешенных уровней энергии (валентной зоны) в запрещенные зоны энергии (зона проводимости). Такие прыжки наблюдаются непрерывно, когда у полупроводника есть достаточная тепловая энергия.
Однако, количество электронов и дырок в полупроводнике остается постоянным при неизменных внешних условиях из-за процессов, которые участвуют в протекании электрического тока. Когда электрон или дырка перемещается в полупроводнике под действием электрического поля, другой электрон или дырка, зарегистрированные в полупроводнике, заменяют первоначальную свободную носитель заряда. Это означает, что при перемещении каждой дырки или электрона через проводник, в полупроводнике образуется новая дырка или электрон.
В результате, количество свободных носителей заряда в полупроводнике остается относительно постоянным при неизменных внешних условиях. Хотя образование электронно-дырочных пар происходит непрерывно, общее количество электронов и дырок, которые являются свободными носителями заряда, остается стабильным.
Этот процесс, когда новые свободные носители заряда образуются по мере перемещения существующих носителей, называется рекомбинацией. Рекомбинация препятствует увеличению или уменьшению количества свободных носителей заряда в полупроводнике, что позволяет поддерживать стабильность проводимости при неизменных внешних условиях.
Таким образом, при неизменных внешних условиях количество свободных носителей электронных зарядов в полупроводнике остаётся постоянным из-за процессов рекомбинации, где образование новых носителей заряда компенсирует уходящие носители, что обеспечивает стабильность проводимости.
Для решения данной задачи мы можем использовать формулу:
Q = m * c,
где Q - количество выделившейся энергии (в джоулях),
m - масса сгоревшего пороха (в килограммах),
c - удельная теплота сгорания пороха (в джоулях на килограмм).
Мы знаем, что Q = 45⋅10⁸ Дж и c = 3 МДж/кг = 3⋅10⁶ Дж/кг.
Подставляя данные в формулу, получаем:
45⋅10⁸ = m * 3⋅10⁶.
Для решения уравнения, нам необходимо найти значение массы пороха (m). Для этого необходимо разделить обе стороны уравнения на 3⋅10⁶:
(45⋅10⁸) / (3⋅10⁶) = m.
Выполняя расчет, получаем:
m = 15⋅10² = 1500 кг.
Таким образом, чтобы выделилось 45⋅10⁸ Дж энергии, необходимо сжечь 1500 кг пороха.
В полупроводниках, таких как кремний или германий, проводимость обеспечивается двумя типами носителей заряда: электронами (отрицательный заряд) и дырками (положительный заряд). При небольшом повышении температуры полупроводника, электроны получают энергию, достаточную для перехода из валентной зоны в зону проводимости, оставляя за собой положительный заряд в виде дырки.
Формирование электронно-дырочных пар происходит при небольшой кинетической энергии электронов и возможности прыжка с разрешенных уровней энергии (валентной зоны) в запрещенные зоны энергии (зона проводимости). Такие прыжки наблюдаются непрерывно, когда у полупроводника есть достаточная тепловая энергия.
Однако, количество электронов и дырок в полупроводнике остается постоянным при неизменных внешних условиях из-за процессов, которые участвуют в протекании электрического тока. Когда электрон или дырка перемещается в полупроводнике под действием электрического поля, другой электрон или дырка, зарегистрированные в полупроводнике, заменяют первоначальную свободную носитель заряда. Это означает, что при перемещении каждой дырки или электрона через проводник, в полупроводнике образуется новая дырка или электрон.
В результате, количество свободных носителей заряда в полупроводнике остается относительно постоянным при неизменных внешних условиях. Хотя образование электронно-дырочных пар происходит непрерывно, общее количество электронов и дырок, которые являются свободными носителями заряда, остается стабильным.
Этот процесс, когда новые свободные носители заряда образуются по мере перемещения существующих носителей, называется рекомбинацией. Рекомбинация препятствует увеличению или уменьшению количества свободных носителей заряда в полупроводнике, что позволяет поддерживать стабильность проводимости при неизменных внешних условиях.
Таким образом, при неизменных внешних условиях количество свободных носителей электронных зарядов в полупроводнике остаётся постоянным из-за процессов рекомбинации, где образование новых носителей заряда компенсирует уходящие носители, что обеспечивает стабильность проводимости.