−

где ne,

np – концентрации электронов и дырок,

ue, up – их дрейфовые ско-

рости. Как правило, скорость дрейфа носителей тока обычно пропорциональна

напряженности поля, и ее выражают формулой

V =bE ,

(17.2)

где

Е – напряженность электрического поля,

b – подвижность частицы

или средняя скорость движения под действием поля с напряженностью, равной

единице. Поэтому для плотности тока в полупроводнике имеем

j = e (n e be + n p b p )E .

(17.3)

¾ Эта формула есть закон Ома для полупроводника.

3.7.4.

Применение полупроводников

Полупроводники широко применяются в технике. На различной проводи-

мости (р- и

n-типа)

основано действие полупроводникового диода. При кон-

такте полупроводников с р-

и n-проводимостью при определенном направле-

нии тока в цепи создается запорный слой (рис. 3.7.4) – двойной электрический

слой, поле которого препятствует переносу носителей заряда. на этом и основа-

но действие полупроводникового диода, служащего для выпрямления перемен-

ного тока. Одними из первых получили распространение селеновые выпрями-

тели.

p

n

Помимо диодов в ра-

p

n

диотехнике

широко приме-

+

+

+

+

няются

и полупроводнико-

+

+

+

+

вые триоды – транзисторы, в

+

+

+

+

которых имеется два р-n

перехода: либо p-n-p,

либо

+

… +

n-p-n.

зависимость

…

Сильная

полупроводников от темпе-

Рис. 3.7.4

ратуры используется в тер-

мисторах –

высокочувствительных приборах для измерения температуры.

Среди многочисленных применений полупроводников являются также

солнечные батареи, действие которых основано на фотопроводимости полу-

проводников – способности изменять сопротивление под действием света (яв-

ление подобное фотоэффекту, происходящему целиком внутри твердого тела).

тронов, среднее расстояние между ними сокращается в

1−

V2

раз, где V –

c2

дрейфовая

скорость

электронов. В результате плотность заряда электронов

увеличится в

1−

V

2

раз и, следовательно, результирующий заряд не будет

c2

равен нулю. Это и приводит к взаимодействию проводников.

3.8.2.

Взаимодействие

между движущимися зарядами

Если два электрических заряда q и Q движутся параллельно друг другу

со скоростью

V (рис. 3.8.1),

то можно показать, что результирующая сила

взаимодействия между ними будет равна

qQ

V2

F =

1

−

,

(3.8.1)

2

4πε0r

c

2

нии, перпендикулярном

V,

действует Fm = Fmax, а если q движется вдоль

направления V, то Fm = 0

(рис. 3.8.2). Следовательно, B = f (α), где α = V r.

Причем B

α=900 = Bmax ,

B

α=0 = 0 , значит величина В зависит от sin α, и для

направления, можно записать

B

B = μ0QVsin α

(3.8.6)

4πr2

Силовая

+

V

или в векторном виде

линия

B = μ0Q[V r].

(3.8.7)

4πr3

Рис. 3.8.3

Т.е. вектор В лежит в плоскости, перпендику-

лярной плоскости, где лежат

V и r, и образует с ними правовинтовую систе-

3.8.4.

Сила

Лоренца

На заряд, движущийся со скоростью

V в магнитном поле с индукцией

В

будет действовать согласно формуле (3.8.5) сила

F = q[V B].

(3.8.8)

Она называется силой Лоренца. Ее направление составляет правовинтовую

систему со скоростью движения положительного заряда V

и индукцией

В

(рис. 3.8.4).

Если заряд отрицательный, то сила Лоренца имеет противополож-

ное направление.

Величина силы Лоренца равна

F = qVBsin α,

(3.8.9)

где угол α между векторами

V и B.

Т.к. сила Лоренца

F перпендикулярна плоскости, где находится V и

B,

то сила Лоренца перпендикулярна скоро-

B

B

сти и

поэтому

работы

не совершает:

V

A = F

Scosβ, где

β = F

S = π

и

A = 0

V

2

F

+

. Действие этой силы приводит лишь к ис-

F

кривлению траектории движения заряжен-

Рис. 3.8.4

ных частиц в магнитном поле.