Контактні і термоелектричні явища Ловниненко Олексiй 11-ФМ

click to edit

Ефект Холла

явище, при якому виникає поперечна різниця потенціалів під час розміщення провідника з постійним струмом в магнітному полі.

click to edit

a – ширина пластини (зразка).

де RH – стала Хола; B – магнітна індукція; j – густина струму;

UH=RHBja,

Ефект Пельтьє

Ефект Зеебека

Ефект Зеебека — явище виникнення електрорушійної сили між двома контактами різних провідників, які перебувають при різній температурі.

Ефект Пельтьє — явище виділення або поглинання тепла на контактах двох провідників при проходженні через них елекричного струму.

де Q — кількість теплоти, q — величина заряду, який пройшов через контакт, Π — коефіцієнт Пельтьє.

Контактні явища в напівпровідниках

Приведення в контакт двох різних матеріалів супроводжується перетіканням носіїв з одного в іншій й утворенням контактної різниці потенціалів V. Напруженість поля контактної різниці потенціалів плавно убуває в глиб напівпровідника, викликаючи приконтактний вигин країв енергетичної зон (валентної зони й зони провідності). Напрямок вигину і його величина залежать від знака й величини V, обумовленою різницею робіт виходу, а також від знака й концентрації локалізованих на поверхні розділу зарядів (адсорбовані іони, заряджені поверхневі дефекти й ін., див. нижче).

КОНТАКТНІ ЯВИЩА В НАПІВПРОВІДНИКАХ - нерівноважні електронні явища, що виникають при проходженні електричного струму через контакт напівпровідника з металом або електролітом або через контакт двох різних напівпровідників (гетероперехід)або через границю двох областей того самого напівпровідника з різним типом носіїв заряду (р - п-переход)і різною їхньою концентрацією.

Випрямляючі контакти

На контакті металу з електронним напівпровідником вигин зон нагору означає, що приконтактний шар напівпровідника має дефіцит електронів й, отже, знижену провідність (збіднений шар ,запірний шар, шар Шотткі). При досить сильному збіднінні електричний опір цього шару домінує над опором нейтрального обсягу напівпровідника, так що останнім можна знехтувати. Величина опору шаруючи сильно залежить від напруги, прикладеної до нього. Це приводить до значної нелінійності вольт-амперної характеристики (ВАХ) шару й, зокрема , до її сильної асиметрії щодо знака прикладеної напруги: опір на зворотній гілці ВАХ на багато порядків величини перевищує опір на прямої галузі (ефект випрямлення).

Омічні контакти

Омічний контакт — контакт між металом і напівпровідником або двома напівпровідниками, що характеризується симетричною лінійною вольт-амперною характеристикою.

Біполярні явища

Якщо в напівпровіднику відбувається генерація неосновних носіїв, наприклад дірок, або якщо вони інжектуються в зразок за допомогою іншого контакту, то виникають так звані біполярні контактні явища.

Дослід Стюарта і Толмена

На котушку намотаний дріт, кінці якого припалюють до двох металевих дисків, ізольованих один від одного. До країв дисків за допомогою ковзних контактів приєднують гальванометр.

Котушку спочатку швидко обертають, а потім різко зупиняють. Після різкої зупинки вільні заряджені частинки деякий час рухаються відносно провідника за інерцією, і, отже, в котушці виникає електричний струм. Струм тече короткий час, бо внаслідок опору провідника заряджені частинки гальмуються, й упорядкований рух частинок, що утворюють струм, припиняється.

Термопара

Термопара — вимірювальний перетворювач, що використовується в устаткуванні для вимірювання температури, а також для прямого перетворення тепла в електрику в тих випадках, коли доцільно уникнути рухомих деталей (наприклад, у космосі). Поглинання тепла при проходженні електричного струму через контакт використовується в холодильниках тощо.

На контакті двох речовин виникає контактна різниця потенціалів. Тому для переходу через контакт носій заряду повинен або набрати певну енергію, або віддати її. У випадку, коли носій заряду набирає енергію, вона відбирається від теплових коливань ґратки, а у випадку, коли енергія віддається зарядом, то вона переходить у тепловий рух. Як наслідок, контакт або охолоджується, або нагрівається. Ефект Пельтьє властивий як металам, так і напівпровідникам. У напівпровідниках він виражений краще.

Ефект Томсона

Ефект Томсона — явище нагрівання або охолодження провідника зі струмом в умовах існування градієнта температури.

де dQ — кількість теплоти, яка виділяється або поглинається на ділянці провідника dx, I— сила струму, Т— температура, σ — коефіцієнт Томсона

click to edit

При проходженні струму через неоднорідно нагрітий провідник носії заряду переходять із області високої температури, де вони мають більшу енергію, в область низької температури, або навпаки. При цьому їм потрібно або отримати енергію від коливань ґратки, охолоджуючи її, або віддачи енергію коливанням ґратки, нагріваючи її.