Диффузия носителей заряда в магнитном поле
Примером реализации диффузии носителей заряда в магнитном поле является фотоэлектромагнитный эффект (ФЭМ - эффект), который называют еще эффектом Киккоина-Носкова. Этот эффект наблюдают в пластинах полупроводников освещаемых светом, который генерирует в полупроводнике носители заряда с положительным и отрицательным знаком заряда. Пластина полупроводника (поверхность перпендикулярна направлению Z) должна находиться в магнитном поле, лежащем в плоскости пластины (пусть это направление Х). В направлении Z (вглубь полупроводника) имеет место диффузия неравновесных носителей заряда двух знаков. Магнитное поле разделяет носители заряда в направлении Y. Если эти две грани образца замкнуть через амперметр с малым внутренним сопротивлением, то ток короткого замыкания
В этом соотношении Поглощение света в полупроводниках и диэлектриках При падении света на металл имеет место эффективное отражение света, связанное с большой концентрацией носителей заряда в металлах. При поглощении света полупроводниками и диэлектриками имеет место возбуждение неравновесных носителей заряда. Поглощение света с определенной длиной волны в пластине толщиной
В этой формуле
Здесь
В левой стороне этого выражения стоит импульс фотона, а в правой стороне выражения первое слагаемое – импульс электрона, второе – импульс дырки, третье – импульс фонона. В выражение (10-3) введены обозначения Свойства диэлектриков Специфические свойства диэлектриков по сравнению с полупроводниками проявляются не только в том, что они обладают значительно большим удельным сопротивлением, но и в том, что в этих твердых телах сильнее могут проявляться процессы, связанные с поляризацией вещества во внешних электрических полях. Диэлектрики могут менять свое поляризованное состояние под действием механического воздействия и при изменении температуры твердого тела, и, кроме того, разные области одного и того же твердого тела могут быть по-разному поляризованы. Известны 4 вида поляризации:
· упругая: · ориентационная, · сегнетоэлектрическая; · миграционная. Дипольный момент атома или иона
Здесь Его не надо путать с термином поляризация (состояния, когда тело или часть его обладают преимущественным направлением ориентации дипольных моментов) и с вектором поляризации, определяемым как:
Размерность вектора поляризации:
При ориентационной поляризации диэлектрика молекулы обладают дипольным моментом в отсутствие внешнего электрического поля, причем внешнее электрическое поле не изменяет модуля вектора дипольного момента индивидуальных молекул, но оказывает ориентирующее действие на них. При сегнетоэлектрической поляризации поляризованными являются относительно большие объемы твердого тела в отсутствие внешнего электрического поля, при этом объем тела разбит на части (домены) – области с определенным значением и ориентацией вектора поляризации. У всех доменов данного однородного (по составу) тела модуль вектора поляризации является величиной постоянной. Сегнетоэлектрическая поляризация связана с возможностью небольшого искажения кристаллической решетки в некоторых направлениях, причем появляющийся дипольный момент данной элементарной ячейки индуцирует аналогичное искажение кристаллической решетки в соседних кристаллических ячейках. Энергия
Локальное электрическое поле представляется в виде суммы нескольких компонент:
где в правой части, соответственно,
Индукция электрического поля
Здесь - макроскопическое электрическое поле, Размерность модуля вектора Соотношение (11-5) может быть переписано в виде:
где Физический смысл индукции электрического поля состоит в том, что проекция
В этой формуле величина Если твердое тело находится в аморфном агрегатном состоянии или представляет собой кубический кристалл, и при этом обладает электронной компонентой упругой поляризацией, то справедливо соотношение Клаузиуса-Мосотти:
В этом соотношении При ориентационной поляризации в твердом теле (в отсутствие внешнего электрического поля), имеются дипольные моменты, причем величина модуля дипольного момента не зависит от величины локального электрического поля. В случае ориентационной поляризации твердого тела влияние электрического поля проявляется только в ориентации дипольных моментов и появлении зависящего от этого поля вектора поляризации. При снятии внешнего электрического поля тепловое движение приводит к хаотической ориентации дипольных моментов молекул - частиц твердого тела. Если не учитывать квантовых особенностей такого вида поляризации, состоящих в том, что углы разориентации дипольных моментов относительно выбранного направления в кристалле являются набором дискретных значений, то можно считать, что угол разориентации дипольного момента относительно выбранного направления может обладать непрерывным набором значений от 0 до 180 градусов. При этом среднее значение косинуса угла разориентации одного сорта дипольного момента подчиняется формуле Ланжевена:
где Если в твердом теле есть только один сорт частиц обладающих таким видом поляризации, то модуль вектора поляризации определяется выражением:
Это соотношение при высоких температурах (т.е. при выполнении следующего неравенства):
приводит к выполнению закона Кюри (определенной зависимости диэлектрической восприимчивости от температуры):
В некубических кристаллах связь между индукцией и напряженностью макроскопического электрического поля носит тензорный характер, и тогда для компоненты тензора диэлектрической проницаемости справедливо выражение:
В случае активных диэлектриков – пьезоэлектриков, соотношение (11-5) в проекции на одну из координатных осей приобретает вид:
В выражении (11-15) величина
В это выражение, по сравнению с формулой (11-15), добавлены слагаемые пропорциональные пироэлектрическим модулям ( Для активных диэлектриков - сегнетоэлектриков в выражение (11-16) добавляется компонента спонтанной поляризации
которая представляет собой проекцию вектора спонтанной поляризации на Из всех известных 32 классов точечной симметрии кристаллов 20 классов обладают пьезоэлектрическими свойствами, а из них 10 классов обладают пироэлектрическими свойствами, а из последних - 4 класса обладают сегнетоэлектрическим свойствами.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|