- •163.Чем бозоны отличаются от фермионов?
- •Что такое функция распределения частиц по энергетическим состояниям?
- •Что такое плотность электронных состояний?
- •Что такое функция распределения Бозе–Эйнштейна?
- •Что такое функция распределения Ферми–Дирака?
- •Чем вырожденный идеальный газ бозонов отличается от невырожденного идеального газа?
- •Какие существуют основные типы кристаллов?
- •Что происходит с энергетическими уровнями атомов (молекул) при объединении их в кристалл?
- •Как преобразуются одноэлектронные волновые функции при объединении атомов в кристалл?
- •Что такое энергетические зоны? Как они возникают?
- •Чем различается заполнение энергетических зон электронами в проводниках, полупроводниках и изоляторах?
- •Что такое работа выхода для данного вещества? Покажите ее на энергетической схеме?
- •Как распределены электроны по энергиям в зоне проводимости металла?
- •Как вычислить уровень Ферми для данного вещества?
- •Каким свойствами обладает уровень Ферми в металлах при низкой температуре? Как он зависит от температуры и от концентрации свободных электронов?
- •Где находится и как зависит от температуры уровень Ферми в чистых полупроводниках?
- •Где находится и как зависит от температуры уровень Ферми в примесных полупроводниках?
- •Как выглядят одноэлектронные волновые функции в идеальном кристалле (функции Блоха)?
- •Что такое квазиимпульс электрона в кристалле?
- •Что такое зоны Бриллюэна? Где они находятся? Как связаны с «длинами волн» одноэлектронных волновых функций?
- •Что такое эффективная масса электрона в кристалл?
- •Почему эффективная масса электрона в кристалле, вообще говоря тензор?
- •Выпишите основные уравнения динамики электронов в кристаллической решетке?
- •Что такое дырки? Каковы их заряд и масса?
- •Как связана электропроводность кристалла со структурой заполнения энергетических зон?
- •Как и почему зависит концентрация свободных носителей в проводнике и полупроводнике от температуры?
- •Чем определяется концентрация свободных электронов и “дырок” в полупроводниковом кристалле?
- •Что такое донорная и акцепторная примесь? Как они влияют на энергетический спектр электронов в полупроводнике?
Что такое квазиимпульс электрона в кристалле?
Квазиимпульс – квантовомеханический параметр состояния электрона, имеющий размерность импульса. Для тех состояний электронов, которые особенно существенны в практической физике полупроводников, квазиимпульс можно воспринимать как импульс электрона p=mv, лишь под m нужно понимать не истинную массу электрона, а так называемую эффективную массу.
Как зависимость энергия электронов в кристалле от квазиимпульса (дисперсионная кривая)?
Что такое зоны Бриллюэна? Где они находятся? Как связаны с «длинами волн» одноэлектронных волновых функций?
Что такое эффективная масса электрона в кристалл?
В физике твёрдого тела, эффективной массой частицы называется динамическая масса, которая появляется при движениичастицы в периодическом потенциале кристалла. Можно показать, что электроны и дырки в кристалле реагируют наэлектрическое поле так, как если бы они свободно двигались в вакууме, но с некой эффективной массой, которую обычно определяют в единицах массы покоя электрона me (9.11×10−31 кг). Она отлична от массы покоя электрона. Эффективная масса определяется из аналогии со вторым законом Ньютона . С помощью квантовой механики можно показать, что для электрона во внешнем электрическом поле E:
где — ускорение, — постоянная Планка, — волновой вектор, который определяется из импульса как = , —закон дисперсии, который связывает энергию с волновым вектором . В присутствии электрического поля на электрон действует сила , где заряд обозначен q. Отсюда можно получить выражение для эффективной массы :
Почему эффективная масса электрона в кристалле, вообще говоря тензор?
Эффективная масса зависит от направления в кристалле и является в общем случае тензором.
Те́нзор эффекти́вной ма́ссы — термин физики твёрдого тела, характеризующий сложную природу эффективной массыквазичастицы (электрона, дырки) в твёрдом теле. Тензорная природа эффективной массы иллюстрирует тот факт, что вкристаллической решётке электрон движется не как частица с массой покоя, а как квазичастица, у которой масса зависит от направления движения относительно кристаллографических осей кристалла. Эффективная масса вводится, когда имеется параболический закон дисперсии, иначе масса начинает зависеть от энергии. В связи с этим возможна отрицательная эффективная масса.
По определению эффективную массу находят из закона дисперсии[1]
где — волновой вектор, — символ Кронекера, — постоянная Планка.
Выпишите основные уравнения динамики электронов в кристаллической решетке?
Что такое дырки? Каковы их заряд и масса?
Дырка – электрон с отрицательной массой и положительным зарядом.
Как связана электропроводность кристалла со структурой заполнения энергетических зон?
Электропроводность кристалла зависит от распределения электронов по энергетическим уровням. Количество электронов в кристалле с одним и тем же значением энергии ограничено. Иными словами, ограничена вместимость каждого энергетического уровня и, следовательно, каждой зоны. Это связано с запретом Паули, согласно которому в квантовой системе ( атоме, молекуле, кристалле) не может быть двух электронов в одном и том же квантовом состоянии. Поэтому последняя из занятых электронами зон - основная, или валентная, зона - может оказаться заполненной полностью. [2]
Электропроводность кристаллов d - элементов обеспечивается главным образом электронами внешних s - орбиталей. [3]
Электропроводность кристалла зависит от разности энергетических уровней валентной зоны и зоны проводимости, или, как говорят, от ширины запрещенной зоны. [4]
Электропроводность кристалла, равная нулю при Т 0, быстро возрастает с повышением температуры. [5]
Электропроводность кристалла зависит от разности энергетических уровней валентной зоны и зоны проводимости, или, как говорят, от ширины запрещенной зоны. [6]