13. Диамагнетики и парамагнетики. Природа диамагнетизма.
Диамагнети-свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.
Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).
При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема ΔV изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору b.
Вектор намагниченности диамагнетика равен:
,
где n0 – концентрация атомов, µ0– магнитная постоянная, х–магнитная восприимчивость среды.
Для всех диамагнетиков х<0 Таким образом, вектор Венутр магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле Венеш направлен в сторону, противоположную Венеш . (В отличие от диэлектрика в электрическом поле) У диамагнетиков|x|≈10-6-10-5
Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) - свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля.
Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент Pm.
Эти вещества намагничиваются в направлении вектора Венеш .
К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород O2 , оксид азота NO, хлорное железо FeCl2 и др.
В отсутствие внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика J=0 , так как векторы Pmi разных атомов ориентированы беспорядочно.
При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов Pmi по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения х для парамагнетиков положительны (х>0) и находятся в пределах ≈10-5-10-3 , то есть примерно как и у диамагнетиков.
11 Собственная проходимость полупроводников. Примесная проводимость. Доноры и акцепторы. Температурная зависимость проводимости полупроводников.
Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».
Проводимость связана с подвижностью частиц следующим соотношением:
где ρ - удельное сопротивление, μn — подвижность электронов, μp — подвижность дырок, Nn,p — их концентрация, q — элементарный электрический заряд (1,602×10−19 Кл).
Для собственного полупроводника концентрации носителей совпадают и формула принимает вид:
Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей. Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.
Донор в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) -- примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные и многозарядные доноры.
Акце́птор — в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу дырку. Вводится при ковалентном типе связи. Акцепторы бывают однозарядными и многозарядными.
При нагревании проводимость полупроводников резко возрастает. Температурная зависимость проводимости собственного полупроводника определяется изменением концентрации n и подвижности электронов - и дырок + от температуры: = e ( n - - + n + + ) ( 1 )
Подвижность носителей заряда в полупроводниках зависит от температуры сравнительно слабо и с ее возрастанием уменьшается по закону T -3/2. Это объясняется тем, что с повышением температуры возрастает число столкновений в единицу времени, вследствие чего уменьшается скорость направленного движения носителей заряда в поле единичной напряженности.