宽的禁带,外电场很难使 能带的填充情况改变,不产生电流. 按内部电子结构区分,半导体的能带填充情况和绝缘体相似.半导体和绝 缘体所膳食纤维测定仪包含的价电子数刚好能填满价带,并由禁带和上面的导带隔开.半导体 和绝缘体的区别是在空导带和价带之间的禁带比绝缘体中这样的禁带要窄得 多,在2~3eV以下.可以通过引入杂质或热激发,使空导带中有少数电子或 价带中出现少数空穴,或二者兼有,如图9-1所示,从而使半导体有一定的 导电性.半导体靠 “导带”中的膳食纤维测定仪电子或 “价带”中的空穴导电.一般通过掺 入杂质原子取代原来的原子来控制半导体的导电性. 图9-1 如果杂质原子比原来的原子多一个价电子,则产生电子导电,这类杂质称 为施主.如果杂质原子比原来的原子少一个价电子,则产生空穴导电,这类杂 质称为受主.如果在硅或锗中进行掺杂.可以用Ⅴ族元素作施主,产生电子导 电;也可以用Ⅲ族元素作受主,产生空穴导电. 靠导带中的电子导电的半导体称为n型半导体.靠价带中的空穴导电的半 导体称为p型半导体.n型半导体中有大量的电子作为载流子,p型半导体中 有大量的空穴作为载流子. pn结 如果把一块p型半导体和一块n型半导体连接,在交界处就形成pn结. 通过pn结的交界面,电子由n型区向p型区扩散,空穴由p型区向n型区扩 散.结果在界面附近p区多了一层负电荷,n区多了一层正电荷.这个带电层 的存在使电流由p到n容易,由n到p困难.这就是半导体pn结的单向导电 特性.这个单向导电特性膳食纤维测定仪膳食纤维测定仪是许多半导体器件及其应用的基础. 膳食纤维测定仪半导体的应用主要是制成具膳食纤维测定仪有特殊功能的元器件,如晶体管、集成电路、 1 8第九章 凝聚态物理、材料物理和介观物理 8 整流器和可控整流器、半导体激光器、发光二极管、各种光电探测器件、各种 微波器件、日光电池等. 集成电路是将晶体管、二极管等有源元件和电阻器、电容器等无源元件, 按照一定的电路连接,集成在一块半导体单晶片上.它完成特定的电路或系统 功能.集成电路的集成度是指每个半膳食纤维测定仪导体芯片上的元件数.集成电路是现代计 算机科学技术发展的重要基础.表9-3介绍了集成电路的发展情况. 表9-3 集成电路的发展 集 成 度集成电路主要发展年代(20世纪) <10 00 小规模(SS)50年代末 10 00 ~10 00 0中规模(MSI)60年代 10 00 0~105大规模(LSI)70年代 >105超大规模(VLSI)80年代 霍耳效应 1879年,霍耳发现,当通有电流的导体或半导体放在与电流方向垂直的 磁场中时,在垂直于电流和磁场的方向,通有电流的导体或半导体两侧之间会 产生一个横向电场.这种现象称为霍耳效应. 横向电压E正比于电流I及磁感应强度B,比例系数R称为霍耳系数. H E=RIB. H 在空穴导电时,霍耳系数R为正值;在电子导电时,霍耳系数R为负值. 当半导体中同时存在两种载流子时,霍耳系数R为如下式: 22 pμh-nμeve vhR= e(pμ+nμ) , μ=- ε, μh= ε. 2ehe 其中p和n分别是空穴和电子的浓度,μ和 μ分别是空穴和电子的迁移率, he 即单位外电场强度给出的载流子迁移速度,都是正值.由此可见,半导体中霍 耳系数可正、可负、也可为零膳食纤维测定仪,取决于载流子的类型、浓度和迁移率. 测定半导体的霍耳系数可以直接测得载流子的浓度,而且还可以从它的符 号确定这种半导体材料是空穴导电为主还是电子导电为主. §9.4 固体的磁性 吸铁石对含有,这是人们最早认识的磁性.指南针 使人们认识到地球是一个大的永磁体,它在周围产生磁场,磁场对指南针的作 §9. 8 4 固体的磁性 1 9 用使它指向地球的南北极. 由电磁学的研究知道,通电线圈在线圈所圈的空间及其近旁产膳食纤维测定仪生相当强的 磁场.对于固体物质的磁性,可以用把它放到磁场中时的磁化强度来描写它的 磁化程度.固体物质(介质)的磁感应强度如下: B=μ(1+χ)H,M=χH. 0 其中 μH为磁场强度为H时时,系数接近于零;当微粒不断减小时,系数不 断加大;当微粒小到纳米范围时,系数明显增大. 考虑圆珠状的铁微粒的直径从1nm增加到10 00nm过程中,铁微粒表面效 应系数的变化行为,例如表9-5.当铁微粒的直径大于10 00nm时,表面效应 系数和微粒的直径成反比.从表中可以看到,当铁微粒的直径小于50nm时, 表面效应系数大于2.7%,表面效应有相膳食纤维测定仪当,反分子和相应的分子碰撞也 要发生湮没反应.所有的物体都是由原子和分子构成,归根结底都是由质子、 中子、电子组成的.这样可以断言,尽管反物质物体自身是完全稳定的,但如 果反物质物体和物质物体相遇,必将发生剧烈的湮没反应而消失掉,这就是在 地球上不能产生和存储大量反物质物体的物理原因.反物质物体可以稳定地存 在的必要条件是它不和物质物体直接接触. 如果有一个星体,它上面所有的物体都是反物质物体,这些反物质物体所 接触的其它物体也都是反物质物体膳食纤维测定仪,没有条件接触物质物体,就不会发生湮没 反应.这样由反物质构成的星体就将是稳定的,可以长期存在的. 由此自然提出几个问题: 1.在宇宙中是否存在由反物质构成的反物质星体? 2.在宇宙中是否存在由大量反物质星体组成的反物质星系? §10.4 反物质星体和星系 2 07 3.如果宇宙中存在反物质星系,如何能探知它的存在?如何能判定 它存在? 反物质星系的探寻 从天文观测上看到的反物质星系的信号和普通星系的信号是相同的.因为 所有的观测信号都是从电磁波中得到的,电磁波的量子—— ——光子是纯中性粒 子,物质和反物质放出的电磁波是相同的.例如,氢原子发出的光谱和反氢原 子发出的光谱是完全相同的,从观察到的氢原子光谱没有办法判定它是由氢原 子发出的还是由反氢原子发出的.因此从各种电磁波得到的信号都不能得出反 物质星系确实存在的信息. 可能给出反星系存在信号的途径是观察原始宇宙线.宇宙射线是在地球上 观察到的任何时间都存在的从太空中射来的高能粒子流.宇宙射线的强度没有 日夜的差异,也没有四季的差异.宇宙射线没有明显的方向性,是从各个方向 均匀地射向地球的. 宇宙射线从哪里射来,目前还不清楚.但是可以肯定地说不是从地球附近 的空间中射出来的,不是由太阳系中某区域射出来的.宇
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