Veikiančių masių dėsnis. Pagrindiniai ir nepagrindiniai krūvininkai

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Veikiančių masių dėsnis. Pagrindiniai ir nepagrindiniai krūvininkai"

Δάμαλις Ελευθερίου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 kačų masų dėss. Pagrda r agrda krūvka Pusausvyrosos lktroų r skylučų koctracjos šsgmusam usladkyj gzstuoja vu mtu, r galma, avyzdžu, rast jų sadaugą:, s r. B to turėjom, kad. Kadag abjų lygčų dšosos usės lygos, ta sulygam r karąsas uss: Ta vkačų masų dėss.. Šs sąryšs rodo, kad usausvyrosos lktroų r skylučų koctracjos šsgmusuos usladkuos yra tokos, kad jų sadauga rklauso uo rmo lygms (kartu r uo rmašų koctracjos) r yra lyg gryojo usladko lktroų koctracjos kvadratu. Šs dėss galoja bt koka tmratūra ( T) ( T) ( T). Pusausvyrosos lktroų r skylučų koctracjos ( r ) rklauso uo rmašų koctracjos ( r ), bt jų sadauga rklauso uo r. Pusladka yra to, j >> >> ( - agrda krūvka; ). Pusladka yra to, j >> >> ( - agrda krūvka; ). Gryajam usladku agrdų r agrdų krūvkų sąvokų takom, r tokų usladkų krūvkų koctracjas žymm dksu. 59

2 rmo lygmuo r usausvyrė krūvkų koctracja šsgmusuos usladkuos turčuos doorų lktros šsgmęs usladks abūdamas alygt ddl ladumo lktroų koctracja. Tokam usladku turm: ;. sat žma tmratūra, lktroų rėjmas š valtės į ladumo juostą daug mažau tkmas gu š doorų lygmų į ladumo juostą. adas, sat satyka žmoms tmratūroms galm asyt skylučų koctracjos. Šuo atvju lktroutralumo sąlyga bus. sat aukštsėms tmratūroms tkmybė rt lktroams š valtės į ladumo juostą ddėja, o rmašos gal būt uskurdamos, t.y. vsos jozuotos. Šuo atvju ( ka amatysm vėlau) usladks š lktroo vrsta į gryąjį. Tada utralumo sąlyga užrašoma: +, ča +. ustatyt rmo lygms rklausomybę uo tmratūros yra gaa sudėtga, todėl ta atlksm rbas žmųjų r aukštųjų tmratūrų atvjas. Žmosoms lakysm tokas tmratūras, kuros šlumu būdu sužadama laba maža valtės juostos lktroų. Tag lktroa į ladumo juostą atka tk š rmašų atomų. Todėl lktroutralumo lygts šuo atvju yra toka:. ksčau turėjom, kad ; Tuomt 6

3 Pažymėkm x. - Padaugę ab lygybės uss š ( + 1) r įstatę x, gauam kvadratę lygtį: + x + x. x ± Prš šakį tk +, s x>, t.y. >. Pažymm adas turm, kad l 1 4 Š lygts šrška rmo lygms rklausomybę uo tmratūros lktroam šsgmusam usladku žmosos tmratūros. Bt š formulė laba sudėtga, todėl aagrėkm žmųjų tmratūrų srtį smulkau, t.y. dvm rbas atvjas. Pačos žmausos tmratūros 61

4 8 Tuomt galm atmst vtukus r gausm >> 1. arba 1 l l 4. + ( ) + l 8 16 r + + l Matom, kad absoluto ulo tmratūroj rmo lygmuo yra voda utolęs uo ladumo juostos aačos r dooro lygms. trojo aro rklausomybę uo tmratūros lma T 3/. kad abar galm askačuot lktroų koctracją ladumo juostoj. Prsmam,. Įstačus rkšmę, gauam Matom, kad žmosos tmratūros l( ) tsška rklauso uo 1/ T. Šos tsės alkmo kamo tagtas lygus ( - )/k. B to, lktroų koctracja yra roorcga rmašų koctracjos kvadrat šaka. 6

5 8 abar aagrėkm atvjį, ka 1 <<. Šs krtrjus attks vršutį žmųjų tmratūrų trvalą, t.y. ka sužadama dar daug valtės juostos lktroų. Prsmam, kad Gauam α 1 + α 1+, ka α << l l l skačuojam lktroų koctracją ladumo juostoj. t.y. 8, adas, ka << 1, lktroų koctracja rklauso uo tmratūros r yra lyg rmašų koctracja. Ta attka rmašų uskurdta srča, t. y. ka rmašos jozuotos. Pažymėsm, kad uskurdtų rmašų srtyj agrdų krūvkų (skylučų) koctracja augs ksotška, ddėjat tmratūra, kadag galoja vkačų masų dėss : ;. Š šraška galoja, kol skylų koctracja daug mažsė už lktroų koctracją << +. 63

6 adas, žmosos tmratūros attka trvalu uo K k rmašų uskurdmo srts. Šs trvalas gal būt akakama latus. Pavyzdžu, S k 4 K. Būtt šam trval usladks bus -to. agrdų krūvkų koctracją šam tmratūrų trval galm askačuot agal formulę:. Tuo būdu fksuotoj tmratūroj aukštsį lygmį (ddsį ) attka ddsė r mažsė. Pusausvyrosos krūvkų koctracjos uskurdmo arba raturtmo agrdas krūvkas srtys askačuojamos agal formuls: r. c Prmašs usladks aukštos tmratūros. Tada lktroutralumo sąlyga: +. Pagal vkačų masų dėsį: +.. ± c

7 Iš ča radam : Paagrėkm du rbus atvjus. 4 + l Ka << 1. Ta attka vdutės tmratūras, t.y. rmašų uskurdmo srtį. Iš r šraškų gauam: r + l. Toku būdu, rmašų uskurdmo srtyj žmosos r aukštosos tmratūros rskloja. 4 Ka >> 1(aukštų tmratūrų vršutė rba), Turt omyj, kad + l., o, gauam + + l. Š formulė attka rm lygmį gryajam usladkyj. ubražykm dooro usladko rklausomybę uo T. 1 3 T max T s T T 65

8 bsoluto ulo tmratūroj rmo lygmuo yra voda utolęs uo ladumo juostos aačos r dooro lygms, t.y. ka T, + ( 1 taškas ). Tmratūra ddėjat, radžoj ddėja, aska maksmumą (rklausatį uo ), o + vėlau ma mažėt. Ka /, tuomt krta horzotalę ( taškas) r tolau ldžas k (3 taškas, žmųjų tmratūrų srtyj k T s ) r žmau. Kadag c >> d, ta formulėj logartmas yra gamas, t.y. kylat tmratūra, rmo lygmuo tolsta uo c (krvės dals tar T s r T ). Prmašų uskurdmo srts yra, ka. Tmratūros aukštsės už T usladks yra savojo ladumo srtyj. Pavazduokm lktroų koctracjos rklausomybę uo tmratūros usladkyj. l 4 α 3 α 1 1 1/T 1/T s 1/T sa lktroų koctracjos rklausomybė uo tmratūros ama vsus atskra šagrėtus atvjus (av.). It žmos tmratūros lmaču sužadmu yra doorų jozacja (krvės dals 1 ). α 1 abūda doorų jozacjos rgją. lktroų, rėjusų į ladumo juostą š valtės juostos (savųjų lktroų), yra dar laba maža. Paskus tmratūrą T s, rmašos vsška jozuotos, o tolau klat tmratūrą, lktroų taks bvk kta (krvės dals 3 ), s savųjų lktroų vs dar maža. Ka tmratūra asdaro toka aukšta, kad lktroų, rėjusų į ladumo juostą š valtės juostos, r doorų lygmų koctracjos asdaro lygos, krvėj atsrada lūžs. Tolau klat tmratūrą, lktroų koctracja ddėja ka gryajam usladkyj (krvės dals 3 4 ). α abūda draustės juostos lotį. Matom, kad, sat vodoms rmašų koctracjoms, tmratūra T yra tuo aukštsė, kuo ddss draustės rgjos juostos lots. To ats usladko T ddėja, ddat rmašų koctracją. 66

9 rmo lygmuo r usausvyrė krūvkų koctracja šsgmusuos usladkuos turčuos akctorų Jgu usladkyj yra vos rūšs akctorų rmašų, ta tokam usladku,. Žmos tmratūros, skylučų atsradmo mchazmas yra lktroų š valtės juostos agavmas akctoras, sat šlumam judėjmu. Toku atvju r lktroutralumo sąlygą galm užrašyt: Toku būdu turm: Gauam r - - << a Ka r dooram usladku šsrdę kvadratę lygtį, gauam: l. 8 sat ačoms žmausoms tmratūroms, t.y. ka >> 1, gauam + - l. 8 ršutį žmųjų tmratūrų trvalą abrėžam ta: << 1. Įrašę rkšmę gauam, kad. Ta attka rmašų uskurdmo srtį. - l -. ukštos tmratūros lktroutralumo sąlyga: 67

10 ča Pagal vkačų masų dėsį: +,, t.y. vs akctora jozuot. +.. Išsrdę šą kvadratę lygtį, gauam: Prsmę, kad, turm Iš ča radam 4 l sat << 1, gauam l 1 1. l r. ėl gauam rmašų uskurdmo srtį. 4 sat >> 1, gauam l Įrašę į rkšmę, gauam + c + l. Š formulė buvo gauta gryajam usladku. adas, aukštos tmratūros rmašs usladks tama gryuoju. 68

11 ubražykm dooro usladko rmo lygms rklausomybę uo T. T m T bdrmas. 1. Ksdam r rmašų koctracjas, galm lačos rbos kst lasvųjų lktroų r skylučų koctracją. Koctracjos r sadauga rklauso uo rmašų to r kko, kol usladks yra šsgmęs:.. Pusladks, kuram, vadamas sukomsuotu. lygmuo jam yra draustės juostos vduryj. 3. J rmašų koctracja skras, ta lygmuo, sat T K, sutama su lygmu tos rmašos, kuros koctracja yra ddsė. dat T, usladks ra į savojo ladumo srtį, r j r skras daug, ta rėjmas į šą srtį vyksta sat žmsėms tmratūroms. 4. J koctracja r žyma skras, ta usladks lgas ka usladks su vo to rmašoms. 69

12 Išsgmę (stra lgruot) usladka Ik 1958 m. bvk vsuos rtasuos buvo audojam radžoj švalyt, o o to sla lgruot krstala, kurų rmašų koctracja ddsė ka 1 16 cm -3. Ta attka šsgmusį usladkį. Gamat tulus dodus radėta audot krstalus su rmašų koctracja k 1 cm -3. Ta attka šsgmusį usladkį. Krtė doorų koctracja. Jgu ddt rmašų lgravmo lasį, ta galma š šsgmuso usladko gaut šsgmusį. Galma ustatyt ta vadamą krtę rmašų koctracją, agal kurą ustatoma šsgmmo rba. Tačau sat krt rmašų koctracja usladks dar ėra la šsgmęs. Krtė doorų koctracja - ta toka rkšmė kr, kura sat max aska ladumo juostos dugą, t. y. max, ka kr. kr Š koctracja rklauso uo būsų tako r uo doorų jozacjos rgjos. dat rmašų koctracją, atstuma tar rmašų atomų mažėja r vyksta lktroų avalkalų rsdgmas. toma sąvkauja vas su ktu, kas sąlygoja rmašų lygms sklmą į rmašų juostą. sat ddl rmašų koctracja, rmašų juosta tk šlta, kad suslja su ldžama usladkų juosta ( arba ). ėl to susaurėja draustės juostos lots. Stra lgruotam usladkyj, ka r mtal, ladumo juosta tama dala užldyta lktroas t r K tmratūros. Pusladks, kuro rmo lygmuo yra ladumo arba valtėj juostoj, vadamas šsgmusu. Išsgmusms usladkams galma takyt Maksvlo - Bolcmao statstkos, o rka takyt rm statstką. Išsgmęs usladks - ta usladks, kuram lasvųjų krūvkų koctracja rklauso uo tmratūros. Šų usladkų tyrmas arodė, kad usladks tama šsgmusu j šldoma sąlyga: - > 5 arba - > 5. adas, lktroo usladko rmo lygmuo tur būt r >5 aukščau ladumo juostos dugo. Tada ladumo koctracja 7

Σχετικά έγγραφα

Elektronų ir skylučių statistika puslaidininkiuose

Elektronų ir skylučių statistika puslaidininkiuose lktroų ir skylučių statistika puslaidiikiuos Laisvų laidumo lktroų gracija, t.y. lktroų prėjimas į laidumo juostą, gali vykti kaip iš dooriių lygmų, taip ir iš valtiės juostos. Gracijos procsas visuomt