2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：p-n結(jié)

p-n結(jié)

p-n結(jié)

使p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體相接觸，或在本征半導(dǎo)體兩端各摻入施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)，它們交界處的結(jié)構(gòu)稱為p-n結(jié)。P區(qū)空穴多電子少，n區(qū)電子多空穴少，因此p區(qū)中的空穴將向n區(qū)擴(kuò)散，n區(qū)的電子將向p區(qū)擴(kuò)散，在交界處形成正負(fù)電荷的積累層，在p區(qū)的一側(cè)帶負(fù)電，在n區(qū)的一側(cè)帶正電，這一電偶層形成的電場(chǎng)將遏止電子和空穴的繼續(xù)擴(kuò)散，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在p-n結(jié)處形成一定的電勢(shì)差。正向連接pn

當(dāng)p-n結(jié)正向連接時(shí)，外電場(chǎng)方向與p-n結(jié)中的電場(chǎng)方向相反，結(jié)中電場(chǎng)減弱，勢(shì)壘降低，擴(kuò)散增強(qiáng)，形成正向電流。

當(dāng)p-n結(jié)反向連接時(shí)，外電場(chǎng)方向與p-n結(jié)中的電場(chǎng)方向相同，結(jié)中電場(chǎng)增強(qiáng)，勢(shì)壘升高，少數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)形成反向電流。np反向連接p-n結(jié)的伏安特性

p-n結(jié)具有單向?qū)щ娦?，在電路中可以起到整流作用。超?dǎo)電現(xiàn)象

某些料在溫度低于某度時(shí)，電阻突然零的現(xiàn)象。具有電性的材料稱為體，電阻降為零度稱為轉(zhuǎn)變溫度界溫度。R/R04.004.104.204.304.400.00000.00050.00100.00150.0020T/K臨界溫度低溫下汞的電阻溫度關(guān)系超導(dǎo)現(xiàn)象

對(duì)于氧化物超導(dǎo)體，其轉(zhuǎn)變溫度范圍較寬。0.9R00.5R00.1R0R0TeTmTs氧化物超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度

電阻從起始轉(zhuǎn)變處下降到一半時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度定義為轉(zhuǎn)變溫度。

轉(zhuǎn)變寬度高溫超導(dǎo)體的電子顯微鏡圖象1、零電阻

超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻完全消失，若形成回路，一旦回路中有電流，該電流將無(wú)衰減地持續(xù)下去。

2、臨界磁場(chǎng)與臨界電流

材料的超導(dǎo)態(tài)可以被外加磁場(chǎng)破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)，這種破壞超導(dǎo)態(tài)所需的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為臨界磁場(chǎng)。超導(dǎo)體的主要特性臨界磁場(chǎng)的存在，限制了超導(dǎo)體中能夠通過(guò)的電流。當(dāng)通過(guò)超導(dǎo)體的電流超過(guò)某一電流值時(shí)，超導(dǎo)態(tài)被破壞，此電流稱為臨界電流。三個(gè)臨界條件：臨界溫度、臨界磁場(chǎng)、臨界電流正常態(tài)超導(dǎo)態(tài)第Ⅰ類超導(dǎo)體正常態(tài)邁斯納態(tài)第Ⅱ類超導(dǎo)體混合態(tài)

3、邁斯納效應(yīng)——完全抗磁性

在使樣品轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的過(guò)程中，無(wú)論先降溫后加磁場(chǎng)，還是先加磁場(chǎng)后降溫，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是為零。常態(tài)降溫加場(chǎng)超導(dǎo)超導(dǎo)加場(chǎng)常態(tài)降溫

4、同位素效應(yīng)

同位素的質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)變溫度越低。同位素效應(yīng)說(shuō)明超導(dǎo)不僅與電子狀態(tài)有關(guān)，也與金屬的離子晶格有關(guān)。1957年，巴丁（J.Bardeen）、庫(kù)柏（L.V.Cooper）和施里弗（J.R.Schrieffer）提出一個(gè)超導(dǎo)電性的微觀理論，稱為BCS理論。

從正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變非常