المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تربية الماشية في جمهورية مصر العربية
2024-11-06
The structure of the tone-unit
2024-11-06
IIntonation The tone-unit
2024-11-06
Tones on other words
2024-11-06
Level _yes_ no
2024-11-06
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05

Random Closed Set
15-3-2021
هل علم أهل البيت عليهم السلام لدنّي؟
2024-10-27
عدم جواز الاكتحال بالسواد.
27-4-2016
استراتيجيات العلاقات العامة- استراتيجية المفاجأة
30-7-2022
نضج وحصاد فول الصويا
2023-06-16
تغيير الحالة الطبيعية للبروتين (المسخ) Denaturation
2023-11-14

Electrons and Holes  
  
1067   05:12 مساءاً   date: 26-8-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 47


Read More
Date: 30-8-2016 1087
Date: 28-7-2016 1295
Date: 3-9-2016 1097

Electrons and Holes

a) Derive a formula for the concentration of electrons in the conduction band of a semiconductor with a fixed chemical potential (Fermi level) μ, assuming that in the conduction band ε – μ >> τ (nondegenerate electrons).

b) What is the relationship between hole and electron concentrations in a semiconductor with arbitrary impurity concentration and band gap Eg?

c) Find the concentration of electrons and holes for an intrinsic semiconductor (no impurities), and calculate the chemical potential if the electron mass is equal to the mass of the hole: me = mh.

SOLUTION

a) Let the zero of energy be the bottom of the conduction band, so μ ≤ 0 (see Figure 1.1). The number of electrons may be found from

(1)

Figure 1.1

where 2 = 2s + 1 for electrons, and the Fermi distribution formula has been approximated by

(2)

The concentration of electrons is then

(3)

where 1/α ≡ 2mτ

b) In an intrinsic semiconductor

(4)

since a hole is defined as the absence of an electron. We may then write

(5)

where ε* is the energy of a hole and we have used the non-degeneracy condition for holes μ – ε* >> τ. The number of holes is

(6)

The energy of a hole (from the bottom of the conduction band) is

(7)

Therefore, similar to (a):

(8)

The product of the concentrations of electrons and holes does not depend on the chemical potential μ, as we see by multiplying (3) and (8):

(9)

We did not use the fact that there are no impurities. The only important assumption is that μ – ε >> τ, which implies that the chemical potential μ is not too close to either the conduction or valence bands.

c) Since, in the case of an intrinsic semiconductor ni = pi (every electron in the conduction band leaves behind a hole in the valence band), we can write, using (9),

(10)

Therefore,

(11)

Equating (3) and (11), we can find the chemical potential for an intrinsic semiconductor:

(12)

If me = mh, then the chemical potential is in the middle of the band gap:




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.