double arrow

Заполнение электронами и дырками зон невырожденного полупроводника

1

Эксплуатационные характеристики автомобилей

Под качеством продукции (изделия) понимают совокупность свойств, которые в соответствии с его служебным назначением удовлетворяет определенные потребности потребителя. К ним относятся свойства функциональные, технологические, экономические, эстетические, эргономические, безопасности, надежности, унификации и т. п. Применительно к автомобильному транспорту функциональные свойства называются эксплуатационными.

Эксплуатационные свойства АТС – это группа свойств, определяющих степень его приспособленности к эксплуатации с целью выполнения своего служебного назначения. К ним относятся: управляемость, тягово-скоростные качества, устойчивость, топливная экономичность, манёвренность, плавность хода, тормозные свойства, проходимость.

1. Тягово-скоростные качества – это совокупность свойств, определяющих возможные характеристики ускорения, скорости и мощности авто в различных условиях эксплуатации.

2. Топливная экономичность АТС определяет его способность минимально расходовать топливо в заданных условиях движения.

3. Тормозные свойства – это способность АТС снижать скорость движения с необходимой интенсивностью вплоть до полной остановки , а также сохранять заданную скорость движения и неизменное положение во время стоянки при действии каких-либо возмущающих сил.




4. Управляемость – способность АТС изменять направление движения в соответствии с воздействиями водителя на органы управления.

5. Устойчивость – способность АТС сохранять заданные параметры движения или положения при любых условиях эксплуатации.

6. Маневренность – это способность АТС изменять свое положение на ограниченной площади без переменного использования заднего и переднего ходов.

7. Плавность хода – это способность АТС уменьшать воздействие

механических колебаний на водителя, пассажиров, перевозимые грузы и элементы автомобиля при движении по неровностям.

8. Проходимость – способность АТС двигаться в различных нестандартных дорожных условиях без применения вспомогательных средств.

Вероятность заполнения энергетического уровня для частицы с полуцелым спином (фермионов), то есть вероятность нахождения электрона на уровне с энергией E, определяется статистикой Ферми-Дирака (1.18)

, (2.4)

где k – постоянная Больцмана, F – энергия Ферми.

, (1.19)
б
Рис. 1.7

Для невырожденного полупроводника E-F»kT, »1, тогда можно применить статистику Максвелла-Больцмана:

, (2.4)

Для того чтобы рассчитать концентрацию всех свободных электронов, т.е. концентрацию электронов в зоне проводимости, необходимо проинтегрировать по всей зоне проводимости, согласно (1.19). Поскольку функция Больцмана – очень быстро спадающая экспонента, при интегрировании по зоне в качестве верхнего предела использована ∞:



, (2.6)

где Nс – эффективная плотность состояний в зоне проводимости или плотность квантовых состояний у дна зоны проводимости в свою зависит от температуры.

,   (2.8)

Если подставить численные значения универсальных констант, то получим:

,   (2.10)

В частности для кремния:

,    

Функция распределения Ферми-Дирака для дырок имеет вид:

, (2.5)

Функция распределения Максвелла-Больцмана для дырок

. (2.5)

Для расчета общего количества свободных дырок выполним интегрирование по валентной зоне:

(2.7)

Эффективные плотности состояний для валентной зоны:

  (2.9)

Для кремния

 

Значения эффективной плотности состояний для основных полупроводниковых материалов при комнатной температуре представлены в следующей таблице.

Свойство Ge Si GaAs
, см-3 1,02ּ1019 2,8ּ1019 4,7ּ1017
, см-3 6,1ּ1018 1,0ּ1019 7,0ּ1018

Графически концентрации электронов и дырок можно определить согласно рис. 2.7.



1




Сейчас читают про: