Работа выхода. Контакт двух металлов. Внешняя и внутренняя контактная разность потенциалов

Работа выхода. Электроны в металле находятся в потенциальной яме (РИС. 46.3); U0 – глубина ямы. Работа выхода – минимальная энергия, которую нужно затратить, чтобы удалить электрон из металла: A=U₀-ε_F ;A = (1 ÷ 5) эВ.
Уходящие электроны создают избыточный положительный заряд. Электрическое поле заставляет электроны вернуться назад. Поэтому вблизи поверхности металла возникает электронное облако – двойной электрический слой.
Контакт двух металлов. Если привести два образца, состоящих из разных металлов, в соприкосновение, то между ними возникнет электростатическое поле, характеризуемое контактной разностью потенциалов.
Когда рассматриваемые металлы изолированы друг от друга, их электронный газ характеризуется химическими потенциалами μ1 и μ2. После приведения металлов в контакт их химические потенциалы выравниваются (см. ТАБЛ.).

До контакта	После контакта
При контакте металлов электроны из металла B в металл A будут переходить до тех пор, пока не выровняются хими-ческие потенциал металлов. Условие равновесия: μ1 =μ2	Образец A заряжается отрицательно до потенциала φA, все его энергетические уровни поднимаются. Химический потенциал. μ1=εF1-ejA . Образец B заряжается положительно до потенциала φB, все его энергетические уровни опускаются. Химический потенциал μ2=εF2-ejB

Из условия равновесия следует: – внутренняя контактная разность потенциалов.
Так как энергия Ферми ;
Обычно φA – φB ≈ 0,1 эВ. Это электрическое поле локализуется в пределах двойного электрического слоя (РИС).
Как только химические потенциалы выравниваются, перетекание электронов из одного металла в другой прекращается. Если электрон выйдет из образца A, то в точке 1 его потенциальная энергия W₁ = A₁, где A₁ – работа выхода металла A, а в точке 2 W₂ = A₂. Внешняя контактная разность потенциалов

33)Контакт двух полупроводников. p-n-переход. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода

Рассмотрим контакт полупроводников p- и n-типа (ТАБЛ.).

В полупроводнике n-типа много свободных электронов, а в полупроводнике p-типа их нет – там дырки. Из-за этого электроны из полупроводника n-типа диффундируют в полупроводник p-типа. Этот процесс продолжается до выравнивания химических потенциалов. В области p-n-перехода дырки и электроны рекомбинируют и создаётся область, обеднённая носителями заряда и обладающая большим электрическим сопротивлением. После выравнивания химических потенциалов полупроводник p-типа заряжается отрицательно, а полупроводник n-типа – положительно. В области p-n-перехода для электронов и дырок образуется потенциальный барьер (РИС. 46.5А), который в равновесном состоянии носители преодолеть не могут (графики зависимости потенциальной энергии носителей от координаты x представлены на РИС. 46.5Б). Если наложить внешнее электрическое поле, то оно может либо увеличить величину барьера (обратное включение p-n-перехода), либо уменьшить её (прямое включение). Соответствующие электрические схемы и графики представлены в ТАБЛИЦЕ 46.3.

Таким образом, p-n-переход обладает односторонней проводимостью и может выполнять функцию диода в электрических цепях. Вольтамперная характеристика p-n-перехода показана на РИС.
Вольт-амперная характеристика p-n-перехода:

34) Внутренний фотоэффект. Фотовольтаический эффект

Внутренний фотоэффект – явление резкого возрастания удельной электропроводности полупроводника при освещении его поверхности. Энергетические диаграммы, показывающие причину внутреннего фотоэффекта:

Фотовольтаический эффект.
В области p-n-перехода возникает электростатическое поле, характеризуемое внутренней контактной разностью потенциалов, однако в замкнутой цепи ток не идёт, так как эта область обеднены носителями тока. При освещении p-области благодаря внутреннему фотоэффекту образуются свободные электроны и дырки. Скатываясь с потенциальной горки, электроны создают ток. Для дырок, образующихся в p-области, существует потенциальный барьер, поэтому их наличие лишь повышает высоту горки.
Фотовольтаический эффект – явление протекания электрического тока в замкнутой цепи, содержащей p-n-переход, при освещении одной из сторон p-n-перехода.