Собственная и примесная проводимость.

Электропроводность химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью. Собственная проводимость полупроводника обусловлена двумя типами носителей тока: электронами в зоне проводимости и дырками в валентной зоне. Каждому электрону соответствует одна дырка в валентной зоне. Концентрация дырок равна концентрации электронов. Электропроводность полупроводников, обусловленная наличием в них примесных центров называется примесной проводимостью. Примесными центрами (примесями) являются: атомы или ионы посторонних элементов, различные дефекты и искажения в кристаллической решетке. Примеси изменяют периодическое электрическое поле в твердом теле и влияют на движение электронов и их энергетические состояния. Энергетические уровни валентных электронов примесных атомов не располагаются в разрешенных энергетических зонах основного кристалла, и возникают примесные энергетические уровни, расположенные в запрещенной зоне.

Применение теоремы Гаусса для расчета поля бесконечно заряженной плоскости.

Пусть плоскость будет расположена  обозревателю. Обозначим за  поверхностную плотность заряда ( заряд, находящийся на единице поверхно-

сти). Применим т. Гаусса. Выберем в качестве замкнутой поверхности S цилиндрическую поверхность, расположенную  заряженной плоскости. Для определенности будем считать, что наша плоскость будет заряжена положительно, значит, очевидно, что силовые линии будут расположены  этой плоскости. Поток вектора напряженности через цилиндр будет складываться из Ф=Ф_бок+Ф_{лев.осн}+Ф_пр.осн.= =0+ES+ES=2ES, где S–площадь основания, т.к. ни одна линия через боковую грань не пройдет q_i=S 2ES=S/₀  напряженность эл. поля, созданного бесконечно заряженной плоскостью равна E=½/₀.

Применение теоремы Гаусса к расчету поля, созданного 2-я  однородными плоскостями.

Т.к. напряженность поля, создаваемого заряженной плоскостью определяется формулой E=½/₀, то напряженность поля, создаваемого двумя заряженными плоскостями может быть

найдена путем суперпозиции полей. E₁=½₁/₀, E₂=½₂/₀. E₁ и E₂ – величина напряженности электрического поля вне этих плоскостей, и между этими плоскостями будет различной  между плоскостями силовые линии будут направлены в одну сторону, т.е. есть E=E₁+E₂ – между пл. =½(₁–₂)₀, а вне плоскостей силовые линии будут направлены в противоположные стороны, т.е. E=E₁–E₂=½(₁–₂)/₀.

Применение теоремы Гаусса к расчету поля бесконечной заряженной нити.

–линейная плотность заряда (линейная плотность, приходящаяся на единицу длины нити. В качестве

замкнутой поверхности выберем цилиндр, осевой которого является нить, охватывающий часть данной нити. Из соображений симметрии силовые линии направлены  нити  ни одна из силовых линий не пройдет через основание цилиндра, значит поток вектора напряженности ФЕ=Ф_бок.+Ф_{лев.осн.}+Ф_пр.осн=Ф_бок=ES_бок. Пусть r– радиус основания и ℓ–длина боковой поверхности, тогда q_i=ℓ  2Erℓ=ℓ/₀, а значит E=/(2r₀).

Применение теоремы Гаусса к расчету поля заряженной сферической поверхности.

Пусть сфера радиуса R несет положительный заряд, поверхностная плотность которого . q=4R². В качестве замкнутой поверхности возьмем вторую сферу радиуса r. Из соображений

симметрии силовые линии будет располагаться  поверхности заряженной сферы. rR Ф_E=E4r² q_i=q E4r²=q/₀ E=q/(4r²₀)= =R2/r²₀ r<R Ф_Е=E4r² q_i=0 E=0