4.2. Принцип работы полупроводникового диода.

4.2.1. О теплопередаче.

Теплопередача в телах осуществляется посредством электронов. Согласно закону Видемана-Франца электропроводность кратна теплопроводности. Разница в скорости электрического тока и тока тепла объясняется 2-мя способами движения электронов. При электрическом токе – движение электронов поступательное, а благодаря электрическому полю – все электроны начинают двигаться одновременно. Потому скорость распространения тока равна скорости света. Скорость передачи тепла посредством электронов очень низкая, и зависит от температуры, согласно закону Ньютона-Рихмана. Скорость тепла низкая из-за того, что электроны двигаются в пределах локализации 2-х атомов. Вид движения электронов – эстафетный. Так, как атомов очень много, потому тепло движется медленно. Эстафетное движение электронов можно преобразовать в поступательное, если в конце эстафеты отбирать один электрон для создания ЭДС у некоторого потенциального барьера. Такое явление существует в полупроводниковых приборах и называется инжекционным током. То есть тепловой ток посредством электронов из эстафетного (колебательного) становиться поступательным, направленным в сторону потенциального барьера. Именно такой ток является управляющим током для биполярных транзисторов.

4.2.2. Электрический процесс.

Главным принципом электрического тока является принцип электронейтральности: принцип электронейтральности обязывает при электрическом токе соблюдения наличия Z электронов в локализации атома с ядром с зарядом Z. При нарушении принципа электро -нейтральности возникает ЭДС, которая стремится возвратить систему в состояние нейтральности. Рис. 4.15. Варианты протекания электрического тока. При электрическом токе можно рассмотреть следующие варианты (см. рис. 4.15.):

Вариант 1. Уменьшение большого сечения провода в более меньшее. Вариант 2. Увеличение малого сечения провода в более большее. Вариант 3. Контакт 2-х металлов при обратном направлении тока. Вариант 4. Контакт 2-х металлов при прямом направлении тока. Стрелкой обозначено направление движения электронов. В 3-м и 4-м варианте возникает термопара, которая создаёт на своих концах ЭДС, которая возрастает, при увеличении температуры контакта. Присутствие ЭДС говорит о нарушении принципа электронейтральности на поверхностях контакта 2-х металлов. Почему это происходит? Рассмотрим вопросы термодинамики. 4.2.3. Тепловой процесс.

Если рассмотреть воздушный шар, то воздух в нём находиться под давлением. Если ниточку развязать, то воздух будет выходить из шара, и тем самым будет совершать работу. Выделиться некоторая энергия. Электроны находятся в кристаллической решётке, подобно воздуху в баллоне шара. Они втянуты и сжаты силами кристаллической решётки. И конечно их невозможно оттуда выпустить, подобно воздуху из шара. Но энергия сжатых электронов в разных веществах – разная. Чтобы аналогия была более полной, заменим шар некоторой губкой, которая впитывает электроны. Губка – это кристаллическая решётка. Одна губка держит электроны под высоким давлением, другая под более низким.

Если мы сблизим губки для контакта, то возможны три случая: 1.Контакт металлов - проводников. 2.Контакт полупроводников. 3.Контакт изоляторов.