Номер 3, страница 66, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 54. Носители электрических зарядов в полупроводниках - номер 3, страница 66.

Условие.

3. При нагревании или освещении полупроводников количество свободных носителей

увеличивается ☐

уменьшается ☐

не изменяется ☐

Отметьте знаком $\checkmark$ правильный ответ.

Решение.

Решение

В полупроводниках носителями заряда являются свободные электроны и дырки. Их количество определяет электропроводность материала. В отличие от металлов, где концентрация свободных электронов практически не зависит от температуры, в полупроводниках она сильно зависит от внешних воздействий.

При низкой температуре (близкой к абсолютному нулю) собственные полупроводники ведут себя как диэлектрики, так как все электроны находятся в валентной зоне и участвуют в образовании ковалентных связей. Зона проводимости при этом пуста. Между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещенная зона — область энергий, которыми не может обладать электрон в идеальном кристалле.

Нагревание: При повышении температуры полупроводника его атомы начинают колебаться с большей амплитудой. Электроны в валентной зоне получают дополнительную тепловую энергию. Если эта энергия оказывается больше или равна ширине запрещенной зоны ($E_g$), электрон может разорвать ковалентную связь и перейти из валентной зоны в зону проводимости, становясь свободным. На месте ушедшего электрона в валентной зоне образуется положительно заряженная вакансия — дырка, которая также может перемещаться и является носителем заряда. Таким образом, нагревание приводит к генерации электронно-дырочных пар, увеличивая общее количество свободных носителей заряда.

Освещение: Аналогичный процесс происходит при освещении полупроводника. Фотоны света, падая на полупроводник, поглощаются им. Если энергия фотона ($E_{ф} = h\nu$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота света) больше или равна ширине запрещенной зоны ($E_{ф} \ge E_g$), то этой энергии достаточно, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости. Этот эффект называется внутренним фотоэффектом или фотогенерацией. В результате также образуется электронно-дырочная пара. Чем интенсивнее освещение, тем больше фотонов поглощается и тем большее количество свободных носителей заряда создается.

Таким образом, как при нагревании, так и при освещении полупроводников энергия, сообщаемая извне, идет на разрыв ковалентных связей и создание новых пар свободных носителей заряда (электрон-дырка), что приводит к увеличению их общего количества.

Ответ: увеличивается.