Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
водника образуются избыточные заряды противоположных знаков (рис. VII.2.20). Двойной слой толщиной I создает контактное электрическое поле с напряженностью Eпр и некоторой разностью потенциалов на границах слоя. Это поле препятствует дальнейшему встречному движению электронов и дырок. При определенной толщине п-р-
0 0 01++
©0©!+ © © ©I++
© © © ^Еп/© © ©
—1©©©
J-
а Ъ с Рис. VII.2.20
§ VII.2.11. КОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
623
I
П р
п
P
-—© 1 +++-------і ©—
XI +++ — IX —© j +++-----------!
—0 і +++---------, 0-^
O- ! + -I -О
0— +- -—©
/
Рис. VII.2.21
Рис. УП.2.22
перехода наступает состояние равновесия, соответствующее выравниванию уровней Ферми в обоих полупроводниках, и образуется равновесный контактный слой, являющийся запирающим слоем (п. 6°), обладающим повышенным сопротивлением по сравнению с сопротивлением остальных объемов полупроводников.
8°. При включении контактирующих п- и р-полупроводни-ков во внешнюю цепь источника электрической энергии так, как показано на рис. VIL2.21, внешнее электрическое поле, усиливая поле контактного слоя, вызовет движение электронов в п-полупроводнике и дырок в /7-полупроводнике в противоположные стороны от контакта. Толщина запирающего слоя и его сопротивление будут возрастать. Такое направление внешнего электрического поля называется запирающим. В этом направлении ток через р—n-переход практически не проходит. При изменении полярности внешнего приложенного напряжения (рис. VH.2.22) внешнее электрическое поле с напряженностью Ebhpttth направлено противоположно полю контактного слоя (п. 7°). Встречное движение электронов и дырок, перемещающихся под действием внешнего поля из глубины полупроводников к области р—n-перехода, увеличивает число подвижных носителей тока на контакте. Толщина и сопротивление контактного слоя при этом уменьшаются, и в таком пропускном направлении электрический ток проходит через р—/г-переход. Вентильное действие р—n-перехода аналогично выпрямляющему действию двухэлектродной лампы — диода, и полупроводниковое устройство, содержащее один р—гс-переход, называется полупроводниковым диодом. Кристаллические триоды, или транзисторы, содержат два р—п-перехода.
Физика ядра и элементарных частиц
Глава VIII.l
СТРОЕНИЕ И ВАЖНЕЙШИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР § VIII.l.1. Основные свойства и строение ядра
1°. Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточены практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Все атомные ядра состоят из элементарных частиц (VIII.2.1.1°) — протонов и нейтронов, которые считаются двумя зарядовыми состояниями одной частицы — нуклона. Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона (IX). Нейтрон не имеет электрического заряда.
2°. Заряд ядра равен Ze, где е — заряд протона, Z — зарядовое число, равное порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева (VI.2.3.5°), т. е. числу протонов в ядре. В настоящее время известны ядра с Z от Z = 1
1 2
до Z = 112. Для всех ядер, кроме ^H , 2Не и некоторых других
нейтронодефицитных ядер, N > Z, где N — число нейтронов в ядре. Для легких ядер N/Z ~ 1; для ядер химических элементов, расположенных в конце периодической системы, N/Z ~ и 1,6.
3°. Число нуклонов (п. 1°) в ядре А = N + Z называется массовым числом.
Ядра с одинаковыми Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом А имеют различные
§V 11. .1. OCH ЬНЫЕ иыш IbA JKl ^I лдгп
l/Atf
Z, называются изобарами. Ядро химического элемента X обозначается ^X , где X — символ химического элемента.
Всего известно около 300 устойчивых изотопов химических элементов и более 2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов.
4°. Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границы ядра. Эмпирическая формула для радиуса ядра R = RqA1^, где R0 = (1,3 1,5) X
х IO-15 м, может быть истолкована как пропорциональность объема ядра числу нуклонов в нем. Плотность ядерного веще-
17 О
ства составляет гигантскую величину порядка 10 кг/м и одинакова для всех ядер.
5°. Протоны и нейтроны являются фермионами (VII.2.2.4°), так как их спиновое квантовое число (VI.2.2.3°) s = 1/2. Ядро атома имеет собственный момент импульса — спин ядра, равный Lrд = hjl(l + 1), где I — внутреннее (полное) спиновое квантовое число.
Число 1 принимает целочисленные или полуцелые значения 0, 1/2, 1, 3/2, 2 и т. д. Ядра с четными А имеют целочисленный спин (в единицах й) и подчиняются статистике Бозе— Эйнштейна (VII.2.2.1°). Ядра с нечетными А имеют полуцелый спин (в единицах Й) и подчиняются статистике Ферми—Дирака (VII.2.2.4°).
6°. Ядерные частицы имеют собственные магнитные моменты, которыми определяется магнитный момент ядра Pm яд в целом. Единицей измерения магнитных моментов ядер служит ядерный магнетон цяд:
(.СИ).
^-2^<ВСГС)-
Здесь е — абсолютная величина заряда электрона, тр — масса протона, с — электродинамическая постоянная (IX). Ядерный т
