ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Полупроводник -
- вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры., а это значит, что электрическая проводимость (1/R ) увеличивается.
- наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений.
Механизм проводимости у полупроводников
Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями.
При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.
Полупроводники чистые (без примесей)
Если полупроводник чистый( без примесей), то он обладает собственнойпроводимостью? которая невелика.
Собственная проводимость бывает двух видов:
1) электронная ( проводимость "n " - типа)
При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.
Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля.
Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.
2) дырочная ( проводимость " p" - типа )
При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".
Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда.
Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.
Кроме нагревания , разрыв ковалентных связей и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением ( фотопроводимость ) и действием сильных электрических полей.
Дано:
m₁ = 10 кг - масса воды в кастрюле
с₁ = 4200 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость воды
m₂ = 1.2 кг - масса стальной кастрюли
с₂ = 500 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость стали
t₁ = 40°C - начальная температура кастрюли с водой
t₂ = 90°C - конечная температура кастрюли с водой
Определить:
Q - количество теплоты, необходимое для нагрева кастрюли с водой
А) Количество теплоты, требуемое для нагрева воды
Q₁ = c₁ · m₁ · (t₂ - t₁)
Q₁ = 4200 · 10 · (90 - 40)
Q₁ = 2 100 000 (Дж)
В) Количество теплоты, требуемое для нагрева кастрюли
Q₂ = c₂ · m₂ · (t₂ - t₁)
Q₂ = 500 · 1,2 · (90 - 40)
Q₂ = 30 000 (Дж)
С) Количество теплоты. необходимое для нагрева кастрюли с водой
Q = Q₁ + Q₂
Q = 2 100 000 + 30 000 = 2 130 000 (Дж) = 2130 кДж
2130 кДж требуется для нагрева кастрюли с водой