Nivelul Cvasi-Fermi (nivelul Fermi quasi) - energia utilizată în mecanica cuantică, și mai ales în fizica stării solide, în care descrie modificarea concentrației de purtători care sunt cauzate de aplicarea unui potențial extern la semiconductor.
Când semiconductorul se află într-o stare de echilibru termodinamic, atunci funcția de distribuție a electronilor la nivelurile de energie este descrisă de distribuția Fermi-Dirac. În acest caz, nivelul Fermi este definit ca nivelul în care probabilitatea de a găsi electronul este de 1/2.
Într-un sistem de echilibru termodinamic (de exemplu, care apare atunci când un curent electric trece printr-un semiconductor sau când este iluminat), umplerea nivelurilor de energie prin electroni și găuri se schimbă. Având în vedere faptul că timpul de relaxare al electronilor din sub-benzile benzii de conducere este mult mai mic decât durata lor de viață, se poate presupune că electronii sunt într-o stare de echilibru termodinamic în banda de conducție. Acest lucru este valabil și pentru găurile din banda de valență. În ceea ce privește electronii, putem lua în considerare nivelul cvasi-Fermi pentru a denota echilibrul termodinamic în banda de conducție și pentru găuri ca indicând echilibrul termodinamic în banda de valență. Aici este necesar să subliniem că atunci când un curent curge, se poate vorbi despre un cvasi-echilibru termodinamic, mai degrabă decât o stare de echilibru.
În absența curenților și a deplasării externe, adică în echilibrul termodinamic, cvasi-nivelele electronilor și găurilor coincid.
Luați în considerare un semiconductor intrinsec. În condiții de echilibru termodinamic, banda de valență a semiconductorului este complet umplută cu electroni, iar banda de conducție este goală. Să presupunem că un flux de quanta a radiațiilor electromagnetice, a căror energie depășește lățimea benzii interzise hv> Eg, cade pe semiconductor. Radiația incidentă este absorbită în substanță, deoarece se formează perechi de electroni. Simultan cu formarea perechilor de electroni-gauri, procesul de recombinare se desfășoară, însoțit de formarea unui cuantum de radiații electromagnetice. Conform regulii Stokes-Lümml, energia cuantumului emis este mai mică decât energia generatoare a cuantumului. Diferența dintre aceste energii este convertită în energia vibrațională a atomilor laturii cristaline. În condiții de echilibru termodinamic, probabilitatea de tranziție cu absorbția fotonilor (bandă de conducție de bandă de valență) este egală cu probabilitatea tranziției radiative (banda de conducție-bandă de valență).
Să presupunem că, ca urmare a unor influențe externe îndepărtate semiconductor de la o stare de echilibru termodinamic, în care sunt create simultan concentrație mare de electroni în banda de conducție și găuri în banda de valență. Electronii intră într-o stare cu o anumită energie Fn în partea de sus a benzii de valență. Această situație este ilustrată de diagramele prezentate în Fig. 1. Deoarece toate statele lângă banda de conducție umplut cu electroni, în timp ce toate statele cu energii, în apropierea orificiilor de banda de valență sunt umplute, apoi tranziționează la absorbția de fotoni, însoțită de o creștere a energiei de electroni devine imposibilă. Singurele Tranzițiile posibile ale electronilor din semiconductor în condițiile avute în vedere sunt tranziții, banda de conducție - banda de valență, însoțită de recombinarea perechilor electron-gol și emisia de radiații electromagnetice. Într-un semiconductor, se creează condiții în care amplifică undele electromagnetice. Cu alte cuvinte, coeficientul de absorbție este negativ, iar situația în cauză corespunde unei stări cu un invers proporțional cu o stare cu o densitate inversă a populației.
52. Compoziția nucleului atomic. Energia de legare a nucleului.
1. Nucleul unui atom al oricărui element chimic constă din protoni și neutroni încărcați pozitiv care nu au o încărcătură electrică. Încărcarea unui proton în valoare absolută este egală cu sarcina unui electron. Protonul și neutronul sunt două stări de încărcare ale unei particule nucleare, numită nucleon. Numărul de protoni din nucleu (sarcina nucleului Ze) coincide cu numărul atomic al elementului chimic corespunzător în sistemul periodic al lui Mendeleev. Numărul de neutroni din nucleu este notat cu N.
Numărul de masă al nucleului A este numărul total de nucleoni din nucleu: A = Z + N. Denumirea simbolică a kernelului:
unde X este denumirea atomului unui element chimic dat în sistemul periodic al lui Mendeleyev. Nuclei cu aceeasi incarcatura e, dar cu A diferiti, se numesc izotopi.
Energia de legare a nucleului atomic, Ecb, este o valoare absolută egală cu munca care trebuie efectuată pentru a împărți nucleul în nucleonii săi constituenți fără a le informa despre energia cinetică. Energia de legare a unui nucleu atomic este diferența dintre energia protonilor și a neutronilor din nucleu și energia lor în starea liberă. Din legea conservării energiei rezultă că atunci când un nucleu este format din nucleonii constituenți, trebuie eliberată o energie egală cu Ec.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: