Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Контактная разность потенциалов

Контактная разность потенциалов (далее К) разность электрических потенциалов, возникающая между контактирующими телами в условиях термодинамического равновесия. Наиболее важно понятие К для твердых проводников (металлов и полупроводников). Если два твердых проводника привести в соприкосновение, то между ними происходит обмен электронами, причем вначале преимущественно электроны переходят из проводника с меньшей работой выхода в проводник с большей работой выхода. В результате этого процесса проводники приобретают электрические заряды противоположных знаков, что приводит к появлению электрического поля, препятствующего дальнейшему перетеканию электронов. В конечном счете достигается равновесие, при котором потоки электронов в обоих направлениях становятся одинаковыми, и между проводниками устанавливается К

  Значение К равно разности работ выхода, отнесенной к заряду электрона. Если составить электрическую цепь из нескольких проводников, то К между крайними проводниками определяется только их работами выхода и не зависит от промежуточных членов цепи (правило Вольта). К может достигать величины в несколько в. Она зависит от строения проводника и от состояния его поверхности. Поэтому величина К может быть изменена обработкой поверхностей (покрытиями, адсорбцией и т. п.), введением примесей (в случае полупроводников) и сплавлением с др. веществами (в случае металлов).

  Т. к. работа электрических сил, обусловленных К, производимая при перемещении заряда по замкнутому контуру, составленному из нескольких проводников, равна нулю, то прямое измерение К невозможно. Одним из наиболее распространенных способов измерения К является метод вибрирующего конденсатора Кельвина. Периодически изменяют расстояние между пластинами электрического конденсатора, сделанными из исследуемой пары проводников, при этом изменяется емкость конденсатора и в цепи появляется переменный электрический ток, обусловленный К Измеряя ток, определяют К

  Электрическое поле К сосредоточено в проводниках вблизи границы раздела и в зазоре между проводниками. Линейные размеры этой области порядка длины экранирования, которая тем больше, чем меньше концентрация электронов проводимости в проводнике. Длина экранирования в металлах имеет размеры (10-8—10-7 см), а в полупроводниках колеблется в широких пределах и может достигать величины 10-410-5 см. Отсюда следуют два вывода: 1) из двух соприкасающихся тел К приходится в основном на проводники с большим сопротивлением; 2) для полупроводников в области сосредоточения К заметно изменяется концентрация носителей заряда.

  К играет важную роль в физике твердого тела и ее приложениях. Она оказывает заметное влияние на работу электровакуумных приборов., В электронных лампах К между электродами складывается с приложенными внешними напряжениями и влияет на вид вольтамперных характеристик. В термоэлектронном преобразователе энергии К используется для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Электроны "испаряются" из горячего катода с большой работой выхода (см. Термоэлектронная эмиссия) и "конденсируются" на аноде с малой работой выхода. Разность в потенциальной энергии электронов превращается в работу, производимую во внешней электрической цепи.

  В случае контакта металла с полупроводником К сосредоточена практически в полупроводнике и при достаточно большой величине заметно изменяет концентрацию носителей тока в приконтактной области полупроводника, а следовательно, и сопротивление этого слоя. Если образуется слой с высоким сопротивлением (обедненный носителями тока), то при наложении внешней разности потенциалов концентрация носителей заряда будет в нем заметно меняться, причем несимметричным образом в зависимости от знака внешнего напряжения. Таким образом, К обусловливает нелинейность вольтамперных характеристик контактов металл — полупроводник, которые благодаря этому обладают выпрямительными свойствами (см. Шотки диод).

  В случае контакта двух полупроводников из одного вещества, но с различными типами проводимости К приводит к образованию переходного слоя объемного заряда с нелинейной зависимостью сопротивления от внешнего напряжения (см. Электронно-дырочный переход).

 

  Лит.: Пикус Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965; Царев Б. М., К и ее влияние на работу электровакуумных приборов, 2 изд., М., 1955.

  В. Б. Сандомирский.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 05.12.2022 10:24:08