Математика | ||||
фото- и термоэлектрическим явлениям в полупроводниках-Я.Тауц Москва 1962 стр.232 Книга крупнейшего чехословацкого специалиста по полупроводникам проф. Тауца посвящена фото- и термоэлектрическим явлениям в полупроводниках, на которых основана возможность прямого преобразования световой (солнечной) и тепловой энергии в электрическую. В книге дано краткое изложение физики полупроводников, в частности теории явлений переноса. Основная часть книги посвящена фотовольтаическому эффекту и термоэлектрическим явлениям. Здесь излагаются результаты оригинальных исследований, проведенных в Чехословацкой Академии наук. Описываются также фотомагнитные и термомагнитные явления в полупроводниках. Автор приводит теорию перечисленных явлений и дает анализ результатов экспериментальных исследований. Книга рассчитана на специалистов — научных работников и инженеров, работающих в области исследования и применения полупроводников.ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие редактора перевода.................. 5 Предисловие автора к русскому изданию.............. 7 Глава 1. Основные представления физики полупроводников . . 9 § 1. Зонная модель и структура приведенной зоны ..... 10 § 2. Эффективная масса электронов............. 17 § 3. Энергетические уровни примесей и дефектов кристаллической решетки.................... 20 § 4. Статистическое распределение электронов и дырок в условиях теплового равновесия ............... 23 § 5. Равновесное распределение электронов и дырок в неоднородном полупроводнике ................ 33 § 6. Действие электрического и магнитного полей на электроны в кристалле................... 41 § 7. Тепловые колебания кристаллической решетки..... 44 § 8. Электропроводность.................. 48 § 9. Теплопроводность................... 59 § 10. Эффект Холла и изменение сопротивления в магнитном поле.......................... 62 § 11. Взаимодействие излучения с полупроводником..... 68 § 12. Рекомбинация электронов и дырок........... 74 Глава 2. Феноменологическая теория явлений переноса в полупроводниках ..................... 82 § 1. Основы феноменологической теории.......... 82 § 2. Термодинамика необратимых стационарных процессов . . 86 § 3. Основные уравнения феноменологической теории полупроводников ...................... 92 1. Уравнения для плотности электрического тока..... 92 2. Влияние магнитного поля............... 93 3. Уравнение непрерывности,............... 94 4. Уравнение Пуассона................. 94 § 4. Возникновение э. д. с.................. 95 Глава 3. Фотовольтаические явления............. 100 § 1. Исторические замечания......'.......... 100 § 2. Основные предположения............... 102 § 3. Возникновение фотоэлектродвижущих сил....... 105 § 4. Теория объемного фотовольтаического эффекта..... 108 § 5. Физический смысл объемного фотовольтаического эффекта 114 § 6. Барьерный фотовольтаический эффект......... 122 § 7. Полупроводниковые фотоэлементы........... 129 § 8. Другие фотовольтаические эффекты.......... 139 1. Фотоэффект на контакте полупроводника с металлом . 139 2. Фотопьезоэлектрический эффект............ 141 3. Продольный (латеральный)^фотоэффект........ 143 4. Высоковольтный фотовольтаический эффект...... 144 5. Возникновение фото-э. д. с. при энергии фотонов меньше ширины запрещенной зоны.............. 147 § 9. Фотоэффект на поверхности полупроводника...... 149 Глава 4. Термоэлектрические явления............. 155 § 1. Исторические замечания................ 155 § 2. Основные уравнения.................. 157 § 3. Теплота переноса................... 163 § 4. Применение термоэлектрических явлений........ 170 1. Определение эффективных масс............ 170 2. Термоэлектрические генераторы и охлаждающие элементы ........................ 174 § 5. Термофотоэлектрический эффект............ 180 § 6. Термоэлектрические явления при больших градиентах температуры...................... 182 1. Распределение концентраций носителей тока в полупроводнике с градиентом температуры......... 184 2. Термо-э. д. с. при неравновесных концентрациях .... 188 § 7. Термоэлектрические явления в присутствии потенциального барьераГлава 5. Фотомагнитные и термомагнитные явления..... 200 § 1. Линейный фотомагнитный эффект в однородном магнитном поле.....•.................. 200 § 2. Квадратичный фотомагнитный эффект в однородном магнитном поле...................... 207 § 3. Фотомагнитный эффект в неоднородном магнитном поле 211 1. Объемный эффект.................. 211 2. Граничный эффект.................. 214 § 4. Термомагнитные эффекты............... 217 1. Эффект Нернста................... 218 2. Продольный термомагнитный эффект......... 222 Приложение А. Список основных обозначений........ 224 Приложение Б. Система единиц................ 227 Приложение В. Значения констант.............. 228 Приложение Г. Интегралы Ферми............... 229 Литература | ||||
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА Возникновение электродвижущих сил в полупроводниках под воздействием различных факторов является вполне самостоятельной проблемой физики полупроводников, интересной как в научном, так и в практическом отношении. Достаточно указать, что исследования эффектов возникновения в полупроводниках электродвижущей силы под влиянием света и тепла послужили основой для весьма важных технических приложений, в результате чего появилось новое направление в электро- и радиотехнике, разрабатывающее проблемы непосредственного преобразования тепловой и световой энергии в электрическую. В ходе этих разработок были, как известно, созданы новые источники тока, причем достигнутые коэффициенты полезного действия уже позволяют ставить вопрос о промышленном использовании таких источников, о широком внедрении их в электроэнергетику. Ведущиеся широким фронтом исследования других эффектов, приводящих к возникновению электродвижущей силы в полупроводниках, дают все основания считать, что в этом направлении будут достигнуты большие практические успехи. Уже сейчас фотомагнитный эффект и холловская разность потенциалов начали использоваться для создания ряда измерительных и контрольных приборов. Предлагаемая вниманию читателей монография известного чешского ученого, крупнейшего специалиста по полупроводникам проф. Я. Тауца, является по существу первым научным трудом, охватывающим и обобщающим почти все случаи возникновения электродвижущей силы в полупроводниках. Весьма ценной особенностью данной монографии является прежде всего то, что она возникла на основе непосредственной и многолетней экспериментальной работы самого автора и его коллег по наиболее существенным разделам рассматриваемой проблемы. В монографии использован также обширный литературный материал и содержится глубокий анализ большого количества экспериментальных работ, на основе которых сделаны обобщающие выводы. Значительное место в монографии занимает изложение основных представлений теории полупроводников и описание рассматриваемых явлений. Первые две главы, посвященные этим вопросам, являются оригинальными по подходу и манере изложения. Другим важным достоинством данной монографии является сочетание глубокого физического содержания с математическим анализом и большим количеством расчетных формул. В целом книга, несомненно, будет полезна большому кругу лиц, работающих в области полупроводников; она может стать настольной книгой для физиков-экспериментаторов и инженеров, работающих в области изучения электрических, фотоэлектрических и других свойств полупроводников, а также ценным учебным пособием для аспирантов и студентов, специализирующихся в данном направлении. Перевод настоящей книги 'выполнен с чешской рукописи, любезно предоставленной автором. Одновременно в издательстве Пергамон пресс готовился к изданию английский перевод этой книги. В английское издание проф. Тауц внес некоторые дополнения и изменения, которые были нами учтены по присланной автором копии корректурных листов. Редактор пользуется возможностью выразить благодарность автору за его помощь в подготовке русского издания. Б. Т. Коломиец ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Полупроводники в последние годы стали играть важную роль в решении проблемы преобразования солнечной и тепловой энергии в электрическую. Работа в этом направлении требует знания основных закономерностей, которым подчиняется возникновение электродвижущих сил в полупроводниках; этим закономерностям посвящена данная монография. Настоящее издание представляет собой перевод с рукописи, подготовленной автором в 1960 г. на основе книги „Электродвижущие силы в полупроводниках", вышедшей в Праге в 1958 г., и в известной мере может рассматриваться как новое, полностью переработанное и дополненное издание указанной книги. Книга содержит анализ фотовольтаических, термоэлектрических, фотомагнитных и термомагнитных явлений, рассматриваемых с единой точки зрения. В качестве примеров кратко указывается на возможные практические приложения этих явлений; однако основное внимание уделено изложению физических принципов и установлению соотношений между отдельными явлениями. Основу монографии составляют работы по фотовольтаическим и термоэлектрическим явлениям, проведенные в Институте технической физики Чехословацкой Академии наук в 1952—1957 гг. и посвященные изучению общих условий, при которых в полупроводниках возникают электродвижущие силы. Помимо этого, с целью наиболее полного рассмотрения физических основ данного круга явлений дается подробный анализ физических свойств полупроводников и происходящих в них процессов и приводятся результаты работ других авторов. В первой, вводной главе даны основные представления физики полупроводников, необходимые для дальнейшего изложения, и описаны общие закономерности явлений переноса в полупроводниках. Это сделано для того, чтобы монография была понятной кругу читателей, знакомых в общих чертах лишь с основами физики полупроводников. Книга предназначена прежде всего для физиков и инженеров, которые ведут исследовательскую работу в области физики твердого тела и занимаются разработкой полупроводниковых преобразо- ( вателей энергии. Надеюсь, что она будет полезна также всем тем, кто желает ознакомиться с этой областью физики или заниматься изучением физики полупроводников. Большой честью для меня является тот факт, что моя книга ' выходит в русском переводе в СССР, где работы в этой области физики имеют славную традицию. Хорошо известно, что советскими физиками был открыт целый ряд важнейших эффектов, впервые правильно объяснена физическая сущность фотовольтаи-ческих и фотомагнитных явлений, до значительной степени развита ' их теория, равно как и теория термоэлектрических явлений, созданы новые типы фотоэлементов и термоэлементов и в наиболее важных случаях результаты исследовательской работы доведены до практического применения. В заключение мне хотелось бы выразить свою сердечную признательность за интерес к настоящей монографии проф. Б. Т. Ко-ломийцу, по инициативе которого книга была переведена на рус- , ский язык, а также М. П. Михайловой за ее большую работу над переводом. Ян Тауц Цена: 150руб. |
||||