Рис. 20.20. Енергетичні схеми напівпровідників n- та р-типів (а), перехід при (б), при прямому зміщенні (в) та його

I(V) характеристика.

Напруга на переході залежно від знака або буде збільшувати поле на переході (запірна напруга), або буде зменшувати це поле (прохідна напруга). При запірних напругах крізь перехід можуть іти електронні струми, утворені неосновними носіями в областях - та - типів. При прямих зміщеннях крізь перехід ідуть струми основних носіїв. Тому такий перехід має нелінійну вольт-амперну характеристику, яка широко використовується для створення напівпровідникових діодів. Із двох переходів будують або транзистори та інші напівпровідникові прилади та різноманітні електронні системи, які знайшли надзвичайно широке застосування у сучасній радіоелектроніці, мікро- і нано-електроніці, обчислювальній техніці і інформаційних технологіях. Крім транзисторів на переходах широке використання знайшли ще й польові транзитори, у яких використовується зміна концентрації носіїв заряда під дією електричного поля, один з перших патентів на ці прилади отримав у 1925 році Юліус Лілієнфельд уроженець міста Львова.

Коли розміри зразків стають сумірними або меншими за довжину електронної хвилі де Бройля, то зони розбиваються на окремі розмірні підзони як в обмеженому потенціальному бар’єрі (див. (7.16)), що змінює властивості речовини. Ці ефекти називаються квантовими розмірними ефектами. Вони почали широко використовуватися у сучасній наноелектроніці.

20.13. Магнітні властивості твердих тіл

У главі 17 було показано, що сукупності атомів з магнітними моментами мають парамагнітні властивості. Їх магнітна сприятливість визначається орієнтацією атомних магнітних моментів. А сукупність атомів, які мають наведений магнітний момент, мають від'ємну магнітну сприятливість, притаманну діамагнетикам. Діамагнетизм чітко спостерігається, коли парамагнітними властивостями сукупності можна знехтувати. Парамагнетизм і діамагнетизм проявляються в присутності магнітного поля.

Проте є клас твердих тіл - феромагнетиків, які мають значний спонтанний магнітний момент навіть у відсутності магнітного поля. Вони мають такі властивості

• значну спонтанну намагніченість , тобто вони намагнічені навіть у відсутності магнітного поля (таблиця 20.1)

• нелінійну залежність магнітного моменту одиниці об'єму від напруженості магнітного поля , або від , тобто магнітна проникність нелінійно залежить від (рис.20.21) і має великі максимальні значення, наприклад, у зааліза 

• 

  Рис. 20.21. Залежності: 1 – , 2) - , 3) - і 4) – - петля гістерезису.

  неоднозначні залежності і , які називається магнітним гістерезисом (рис.20.21);

• коерцитивна сила - магнітне поле , необхідне для перемагнічування речовини

• скінченний інтервал температур, в якому виявляється феромагнетизм. При температурах більших за температуру Кюрі феромагнетики стають парамагнетиками, і їхня магнітна сприятливість в околі точки Кюрі описується законом Кюрі - Вейса , де - стала.

Таблиця 20.1. Параметри феромагнітних металів.
Метали	температура Кюрі	спонтанна намагніченість при 0 К	намагніченість насичення при 0 К
(ОЦК)	1044	221,7	1735,2
(ГЦУ)	1360	166,1	1445
(ГЦУ)	627,4	58,57	508,8

Феромагнетизм притаманний лише конденсованому стану речовини. Сукупність вільних атомів феромагнетиків не мають феромагнітних властивостей. Їхні атомні магнітні моменти майже не відрізняються від магнітних моментів інших атомів. Значні спонтанні магнітні моменти одиниці об’єму конденсованих фаз феромагнетиків свідчать, що в них існують внутрішні взаємодії, внаслідок чого виникають внутрішні поля, які спричиняють появу спонтанних магнітних моментів. Внутрішнє поле можна оцінити за температурою Кюрі, за якою магнітна енергія дорівнює тепловій енергії

, (20.65)

де - гіромагнітний фактор, , - магнетон Бора, - температура Кюрі. Для , внутрішнє поле досить значне , появу якого не вдається пояснити в межах класичної фізики.