Номер 14.22, страница 95 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 14. Электрический ток в различных средах - номер 14.22, страница 95.

Условие.

14.22*. При нагревании одного из концов полупроводникового стержня (германий с примесью индия) возникает разность потенциалов между нагретым и холодным концами. Почему? Потенциал какого конца стержня выше?

Решение.

Решение 2.

Решение

Почему?

Германий (Ge) — полупроводник IV группы, а индий (In) — элемент III группы, который является акцепторной примесью. Поэтому стержень представляет собой полупроводник p-типа, где основными (подвижными) носителями заряда являются положительно заряженные "дырки".

При нагревании одного из концов стержня средняя кинетическая энергия дырок на этом конце увеличивается. Из-за возникшего градиента температур начинается процесс диффузии: дырки перемещаются от горячего конца, где их энергия и подвижность выше, к холодному концу.

В результате этого перемещения положительных зарядов на холодном конце стержня накапливается избыточный положительный заряд, а на горячем конце возникает его недостаток (что эквивалентно избыточному отрицательному заряду неподвижных ионов акцептора). Это разделение зарядов и создает разность потенциалов между концами стержня. Данное явление называется эффектом Зеебека.

Ответ: Разность потенциалов возникает из-за диффузии основных носителей заряда (дырок) от нагретого конца к холодному, что приводит к разделению зарядов на концах стержня.

Потенциал какого конца стержня выше?

Как было установлено, в процессе диффузии дырок холодный конец стержня заряжается положительно, а горячий — отрицательно. По определению, электрический потенциал выше в той точке пространства, где сосредоточен положительный заряд.

Следовательно, потенциал холодного конца стержня выше, чем потенциал горячего.

Ответ: Потенциал холодного конца стержня выше.