Тепловая энергия при переносе электронов

Основные характеристики некоторых, наиболее широко употребляемых полупроводниковых материалов приведены в табл. 34. Общим свойством всех указанных материалов является ковалентный или близкий к ковалентному характер связей, реализуемых в их кристаллах. Ширина запрещенной зоны зависит от энергии этих связей и структурных особенностей кристаллической решетки полупроводника. У полупроводников с узкой запрещенной зоной, таких, например, как серое олово, черный фосфор, теллур, заметный перенос электронов в зону проводимости возникает уже за счет лучистой энергии, в то время как для полупроводниковых модификаций бора и кремния требуется довольно мощный тепловой или электрический импульс, а для алмаза II — даже облучение потоками микрочастиц большой энергии или у-облучение. Лишь некоторые из полиморфных форм кристаллов обладают полупроводниковыми свойствами. Так, полупроводниковый эффект наблюдается лишь у одной из трех возможных полиморфных форм кристаллических фосфора и мышьяка и лишь у двух из четырех кристаллических модификаций углерода. [c.311]

В металлах тепловая энергия переносится как фононами (которые рассеиваются на других фононах, электронах, магнонах и дефектах), так и электронами, которые рассеиваются в основном на фононах и дефектах. [c.155]

Коэффициент пропорциональности X, будучи определен как коэффициент теплопроводности, характеризует транспортные свойства материала. В диэлектрических материалах (т. е. в материалах, не проводящих электричество) тепловая энергия передается колебаниями кристаллической решетки, в то время как в хорошо электропроводящих материалах, таких, как металлы, вклад от механизма колебаний решетки относительно небольшой. В металлах тепловая энергия переносится главным образом за счет движения свободных электронов в решетке. Знание механизма этого переноса полезно при изучении характеристик проводимости определенного класса материалов и несу- [c.11]

Механизм переноса тепла на молекулярном уровне — теплопроводность. Это перенос тепловой энергии за счет теплового движения молек>л (в случае металла—электронов). [c.91]

Аналогично и теплопроводность связана с тем, что электроны вблизи поверхности Ферми способны приобретать добавочную тепловую энергию и переносить ее в определенном направлении. [c.203]

Итак, с точки зрения зонной теории металлические свойства проявляют те твердые тела, в кристаллах которых зона проводимости заполнена электронами лишь частично. При этом в переносе электричества будут участвовать не все электроны, находящиеся в зоне, а лишь те, для которых доступны незанятые орбитали с низкой энергией. Так, при нагревании металла тепловое возбуждение перемещает электроны с низкой энергией на более высокие энергетические уровни и тем самым ограничивает их возможность участвовать в переносе тока. [c.75]

Явление теплового излучения-это процесс распространения энергии с помощью электромагнитных колебаний. Источником этих колебаний являются заряженные частицы - электроны и ионы, входящие в состав излучающего вещества. Твердые тела и жидкости излучают волны всех длин, т. е. дают сплошной спектр излучения. При переносе теплоты излучением тепловая энергия вначале превращается в лучистую, а затем обратно встречая на своем пути какое-либо тело, лучистая превращается в тепловую. [c.263]

По механизму переноса энергии различают три способа распространения теплоты — теплопроводность, конвективный перенос и излучение. Теплопроводность — перенос энергии микрочастицами (молекулами, ионами, электронами) за счет их теплового движения. Конвективный перенос теплоты обусловлен массовым движением материи — теплота переносится движущейся средой. Такой способ передачи теплоты характерен для подвижных сред (жидкостей и газов). Тепловое излучение — перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, поглощаемых телом. [c.276]

Приобретают дополнительные положительные заряды. Эти более высоко заряженные ионы можно рассматривать как положительные дырки , и, как и в случае с захваченными электронами, тепловая энергия может сообщить им подвижность, и тогда кристалл станет полупроводником. Однако в кристалле типа (б) или (в) ток переносится электронами — это полупроводники п.-(нормального) типа, тогда как в кристалле типа (а) или (г) ГОК переносится положительными дырками , и поэтому кристалл называется полупроводником р-(положительная дырка) типа (разд. 4.9). [c.97]

Реакции перезарядки имеют столь же большие (или даже несколько большие) константы скорости, когда перенос электрона не требует затраты энергии или ее выделения, т. е. когда тепловой эффект этого переноса равен нулю. В этом случае перезарядка наз. резонансной. Так, напр., с большим эффективным [c.159]

При квазисвободных электронных носителях их движение происходит по туннельному механизму, не связанному с энергией активации. В этом случае теплота переноса определяется как избыточная кинетическая энергия движущихся электронов или дырок по сравнению со средней тепловой энергией В случае невырожденного электронного газа статистическая теория полупроводников дает для теплоты переноса электронов (дырок) выражение [c.266]

Количественное изучение флуоресценции и фосфоресценции позволяет определить ряд важных величин, характеризующих фотохимический процесс время жизни возбужденных молекул скорость интеркомбинационной конверсии, число и природу воз бужденных состояний, эффективные сечения тушения молекул эффективность переноса электронной энергии, первичный кван товый выход. Рассмотрим процесс, который слагается из ста дий первичного возбуждения исходных молекул светом и после дующих процессов флуоресценции или фосфоресценции, конвер сии энергии электронного возбуждения в энергию теплового движения и химического превращения возбужденных частиц. [c.312]

Результаты спектроскопического исследования системы пропилен — бром показывают, что в процессе конденсации при низких температурах возможно получение не только молекулярных комплексов состава 1 1, но и термодинамически выгодных комплексов с более высоким соотношением компонентов. Образование в смесях брома и пропилена при низких температурах сильно поляризованных ассоциированных молекулярных соединений донорно-акцепторного типа может облегчать перенос электрона и возможность самопроизвольного возникновения ионизированных состояний. Энергия неравновесного процесса поглощения кванта света (полоса переноса заряда) на длинноволновом краю полосы поглощения при 200 нм (см. рис. 6.4) соответствует 0,5 эВ. Энергия теплового возбуждения может быть меньше этого значения, поэтому естественно предположить, что в сильно взаимодействующих комплексах, образующихся в процессе конденсации с большим выделением тепла, возможно самопроизвольное возникновение ионов или ион-радикалов, которые облегчают последующую реакцию присоединения. К сожалению, спектры катион-радикалов и отрицательных молекулярных ионов практически <не изучены. [c.128]

Для перевода захваченных локальными уровнями электронов обратно в зону проводимости надо затратить значительно меньшую работу, чем та, которая необходима для перевода в эту зону электронов из валентной зоны. Следовательно возможен переброс электронов обратно в зону проводимости за счет тепловой энергии или под действием электрического поля. Исходя из приведенной качественной квантово-электронной теории, рассмотрим один из возможных механизмов процесса, ионизации и перемещения щелочных ионов через стекло. Электрон адсорбированного щелочного атома захватывается ловушкой вблизи зоны проводимости, а образовавшийся положительный ион под действием поля перемещается через запрещенную зону для электронов и попадает в отрицательную ионную вакансию. Эстафетный перенос, положительных ионов в объеме стекла к поверхности, обращенной в вакуум, [c.94]

Для металлов характерна высокая теплопроводность. Переносчиками тепла в металлах являются электроны, которые в процессе своего перемещения внутри кристаллической решетки металла переносят тепловую энергию от нагретых слоев к холодным. [c.298]

Ширина запрещенной зоны Д о определяет энергию, необходимую для переноса электрона из валентной зоны в зону проводимости, т. е. определяет энергию образования пары электрон — дырка. Чем меньше ширина запрещенной зоны, тем меньшую энергию нужно затратить для перевода электрона из валентной зоны в зону проводимости, а значит тем больше тепловая генерация собственных носителей тока при данной температуре. [c.172]

Электронные уровни второй группы расположены также в запрещённой области спектра, но приурочены к её верхней части в непосредственной близости от нижней границы полосы проводимости М на рис. 64). Энергетическое расстояние их от этой границы таково, что тепловой энергии решётки достаточно или почти достаточно для переноса электрона с них в полосу проводимости. Большая часть подобных уровней обусловлена трещина-лш, напряжениями или поверхностями раздела в кристалле, но иногда они прямо или косвенно связаны с чуждыми атомами. По природе своей они метастабильны и называются иногда метастабильными уровнями или по характеру поведения уровнями прилипания . Последний термин подчёркивает возможность захвата электрона из полосы проводимости на один из локализованных метастабильных уровней с последующим освобождением электрона за счёт тепловых флуктуаций решётки. Если уровни первой группы (уровни загрязнения) принимаются нормально заполненными, то уровни прилипания в нормальном состоянии кристалла свободны. Пространственно те и другие локализованы и не участвуют в периодичности кристалла. [c.283]

Роль неизлучающих переходов сказывается также ка зависимости отдачи люминесценции от условий возбуждения и его мощности. Если возбуждающий квант слишком мал и его недостаточно для переноса электрона в полосу проводимости или на уровень прилипания, то люминесценция вообще не наступает. С увеличением возбуждающего кванта отдача растёт, но проходит при этом через определённый максимум. Если возбуждающий квант слишком велик, то электрон переносится на высокие уровни полосы проводимости, где вероятность неизлучающих переходов соответственно выше. В результате, например, отдача фотолюминесценции растёт с уменьшением длины волны возбуждающего света, проходит через пологий максимум и затем падает, когда возбуждающее излучение становится слишком коротковолновым. Аналогичная картина имеет место при изменении мощности возбуждения. В общем случае интенсивность свечения увеличивается с мощностью возбуждения, но отдача при этом проходит через определённый максимум. При слабом возбуждении время пребывания электрона в полосе проводимости велико и больше вероятность потери его энергии за счёт тепловых переходов. При очень интенсивном возбуждении концентрация электронов в полосе проводимости возрастает до пределов, при которых вероятность неизлучающих переходов опять заметно увеличивается. [c.288]

Диэлектрические потери. Часть энергии электрического поля, проходящая через электроизоляционный материал, теряется в нем, превращаясь в тепловую. Это так называемые диэлектрические потери (ДП). В поле переменного тока в тепловую энергию переходит также энергия, затрачиваемая на реализацию релаксационной поляризации различных видов — ионной, электронной, атомной и др. В гетерофазном диэлектрике наблюдаются потери, связанные с затратой энергии на перенос зарядов к внутренним границам между разными фазами (см. рис. 3.35,в). Это миграционные диэлектрические потери. [c.96]

Описанный процесс возможен, по-видимому, только в системах, где имеется тесный контакт между молекулами и мала вероятность побочной растраты энергии возбуждения в тепловую энергию растворителя. Мы предполагаем, что перенос протона к аниону кислоты происходит не за время возбужденного состояния флуоресцирующей молекулы, а после ее перехода в основное электронное состояние за счет его высокой колебательной энергии, получающейся сразу после испускания кванта света. Действительно, из величины стоксова смещения спектров люминесценции для акридина следует, что испустившая молекула в своем основном состоянии обладает в первый момент запасом колебательной энергии, достигающим 11—12 ккал./моль. Оба минимума потенциальной энергии протона — у ионизированного кислорода 0 фенольной группы, с одной стороны, и у атома азота акридинового кольца, с другой (рис. 3) — разделены энергети- [c.121]

Изолятор. Незаполненная зона проводимости L расположена знс1Чительно выше заполненной валентной зоны (для алмаза, например, расстояние между зонами соответствует 5 эВ). Перенос электронов в зону проводимости при увеличении энергии Ферми за счет подвода тепловой энергии возможен только при очень высокой температуре (рис. А.62, а). [c.142]

Процесса. (около 490 нм, что эквивалентно 247 кДж/моль), вероятно, соответствует минимальному энергетическому зазору между валентной зоной и зоной проводимости. Однако сенсибилизированное красителем формирование изображения можел быть получено на длинах волн до 1300 нм (101 кДж/моль), на которых для возбуждения электрона в галогениде энергии недостаточно. Богатые энергией поверхностные узлы и возмущения, вносимые близлежащими ионами галогенида серебра, играют важную роль, поскольку они определяют относительную энергию положения уровня красителя над верхним краем валентной зоны галогенида серебра. Показанный на рисунке энергетический диапазон отражает статистическое распределение. На энергетические уровни красителя налагается ограничение, так как уровень 5, должен лежать чуть выше дна зоны проводимости или достаточно близко к зоне, чтобы перенос электрона мог происходить за счет тепловой энергии. [c.252]

Рассмотренная в настоящем разделе решеточная теплопроводность не является единственным механизмом передачи тепла в полупроводниках и диэлектриках. В определенных условиях, особенно для малоупорядоченных структур, заметным становится вклад электронной составляющей теплопроводности. При высоких температурах возможен также перенос тепловой энергии фононами и т. д. Однако применительно к высокоуглеродистым материалам доминирующей является фононная теплопроводность. [c.33]

Характерные свойства металлов являются следст- вием их строения. Электроны, заполняющие межатомное пространство, отражают световые лучи. Это вызы-i вает непрозрачность и блеск металла. Электроны в процессе своего перемещения внутри кристаллической решетки металла переносят тепловую энергию от нагретых слоев к холодным. Хаотически движущиеся электроны в металле под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, т. е. они проводят электрический ток. При повышении температуры металла возрастают амплитуды колебаний находящихся в узлах пространственной решетки атомов и ионов. Это затрудняет перемещение электронов, и электрическая проводимость металла падает. [c.390]

Тепловое движение переносит часть электронов в зону проводимости в валентной зоне при этом появляются дырки-квантовые состояния, не занятые электронами. Обычно электроны занимают уровни, расположенные вблизи дна Е зоны проводимости, а дьфки - уровни, расположенные вблизи потолка Еу валентной зоны. Расстояния от этих уровней соотв. до Е и Еу порядка энергии теплового движения кТ, т. е. гораздо меньше ширины разрешенных зон ( -постояш1ая Больцмана). Локальные нарушения идеальности кристалла (примесные атомы, вакансия и др. дефекты) могут вызвать образование разрешенных локальных уровней энергии внутри запрещенной зоны. [c.56]

Равновесие между твердым веществом и электролитом при условии, если уровень Ферми электролита достаточно высок, достигается переносом электронов из электролита в твердое вещество, пока уровни Ферми не выровняются. Сильно окисляющие пары имеют высокие уровни Ферми. Величина показанная на рис. 8, аналогична работе выхода в случае металла, с которым электролит во многом имеет сходство. Величина 1 7 экспериментально не определялась. Перенос электронов в твердое вещество может происходить в двух случаях для этого или должны быть вакансии в валентной зоне, что у изоляторов бывает редко, или разность — Лс должна быть достаточно малой, чтобы такой перенос мог возбуждаться тепловой энергией. Если ни одно из этих условий не выполняется, равновесие не может быть достигнуто. Перенос электронов из валентной зоны в электролит мог бы происходить и в том случае, если бы была достаточно мала разность /с — тогда в валентную зону смогли бы входить положительные дырки из раствора. Поведение изолятора отличается от поведения полупроводника (даже если не говорить о занятости уровней в зоне проводимости) также тем, что толщина пространственно-заряженного слоя изолятора гораздо больше, а изгиб зон является соответственно значительно менее разким. [c.694]

Теплопроводность х Т. т. в общем случае складывается в осн. из электрошюй и фононной составляющих. Вклад каждой из них зависит от природы Т. т. В металлах осн. роль в переносе тепла при обычньк т-рах играют электроны проводимости. В диэлектриках тепловая энергия передается преим. фононами и х пропорциональна теплоемкости в-ва, средней скорости и средней длине своб. пробега фононов. В полупроводниках преобладание того или иного механизма теплопроводности определяется наличием, типом и концентрацией примесей и, как и в др. Т.т,, х зависит от состояния кристаллич. решетки (аморфное, моно- или поликристаллич.) и наличия структурных дефектов. [c.503]

Г иперболическое уравнение теплопроводности в декартовых координатах. Закон Фурье (2.1) исключает причинно-следственную связь между градиентом температуры и обусловленным им тепловым потоком. Иными словами, все уравнения п. 2.2.2, описывающие передачу энергии теплопроводностью, подразумевают бесконечную скорость распространения тепла. Физически теплопроводность есть феномен переноса, связанный с обменом энергией между частицами тела (в неметаллах тепловая энергия передается через колебания кристаллической решетки, в металлах энергию переносят свободные электроны). Для передачи [c.29]

Маркус [451 перечисляет некоторые обшие предположения и различия основных теорий. Он отмечает следующие общие предположения 1) аналогичным образом в теории абсолютных скоростей реакций, и в теории Левича и других, в которой задается распределение осцилляторов, участвующих в поляризации, предполагается, что существует тепловое равновесие между классическими или квантовомеханическими реакционными конфигурациями или микроскопическими состояниями и остальными состояниями 2) взаимодействие электронных орбиталей двух реагентов достаточно мало, так что поверхность потенциальной энергии реагентов практически совпадает с поверхностью в отсутствие электронного взаимодействия, за исключением области, в которой эта поверхность пересекается с поверхностью потенциальной энергии, соответствующей распределению заряда электронов для продуктов реакции 3) скорость реакции электронного обмена полагают равной скорости первого прохождения через область пересечения поверхностей потенциальной энергии реагентов и продуктов, при этом предполагают, что в процессе прохождения осуществляется перенос электрона. [c.300]

Природа люминесценции фотопроводников объясняется при помощи модели электронных энергетических зон (ср. рис. 2.34). Согласно этой модели, электроны делокализованы в. кристаллической решетке. Атомы активаторов и дефекты решетки образуют локализованные энергетические уровни (центры люминесценции L и ловушки электронов М) в запрещенной зоне. Например, в результате поглощения энергии активации электрон переносится из валентной зоны кристалла в зону проводимости затем он может либо испустить квант излучения флуоресценции и. возвратиться в осноБное состояние, либо оказаться захваченным электронной ловушкой М. При поглощении тепловой энергии электрон повтор- [c.98]

ОКИСЛЕНИЕ. Присоединение кислорода к окисляющемуся веществу. Процесс обратный восстановлению. Однако в связи с тем, что многие окислительные реакции идут без участия кислорода, О. в более общей форлМе — это потеря электронов окисляющимся веществом, причем элежт-роны присоединяются к окислителю. Процесс О. сопровождается увеличением валентности. При О. веществ происходит выделение энергии. Процессы О. повсеместно протекают в природе горение, ржавление металлов, разложение органического вещества и т. д. Особенно большое значение имеет биологическое О., которое лежит в основе дыхания, благодаря которому поддерживается жизнедеятельность животных, растений и микроорганизмов. При биологичеком О. органических веществ внутри живых организмов значительная часть выделяющейся энергии используется организмами для осуществления синтетических процессов, а часть выделяется в виде тепловой энергии. Наиболее общий процесс биологического О.—это ступенчатый перенос ионов водорода и электронов от окисляющегося вещества на молекулярный кислород. Этот процесс протекает с участием ряда [c.206]

Пассивный перенос анионов из матрикса и кислоты в матрикс понижает мембранный потенциал и активность водорода в межмембранном пространстве. При этом происходят тепловые потери энергии, запасенной в цепи переноса электронов. Вследствие понижения активности ионов Н в межмембранном пространстве АТРаза не синтезирует, а гидролизует АТР. [c.247]

Как уже неоднократно подчеркивалось выше, процесс переноса электрона сам по себе происходит настолько быстро, что за ним успевает сдедовать только электронная поляризация. Остальные же виды поляризации за время электронного переноса практически не успевают измениться. Поэтому они должны быть предварительно реорганизованы в результате тепловых флуктуаций таким образом, чтобы сравнялись энергии начального и конечного электронных состояний. В процессе переноса заряда электронная поляризация оказывается в каждый момент равновесной по отношению к распределению зарядов реагирующих частиц, а прочие виды поляризации — неравновесны. Та минимальная работа, которую необходимо затратить для создания этой неравновесной поляризации, и есть свободная энергия активации процесса. Расчет ее Маркус проводит в рамках модели, близкой к борнов-ской теории сольватации ионов. [c.94]

Перенос электронов с уровней прилипания в полосу проводимости, помимо тепловой энергии решётки, может быть вызван дополнительным облучением люминофора. Это объясняет высвечивающее действие инфракрасных лучей на заряженный световой энергией люминофор. Естественно, что эффект высвечивания ( световспышки ) тем меньше, чем выше температура препарата. [c.289]

С другой стороны, электронный перенос между двумя комплексными ионами, содержащими один и тот же металл, но в разных степенях окисления, может быть очень медленным процессом. Например, скорость электронного переноса между гидратированными Сг + и Сг не превышает 2 -Ю- л - моль с , а для гидратированных и Ге + равна 4,0 л - моль с . Столь малые скорости электронного переноса получают свое объяснение на основании принципа Франка -Кондона, который гласит, что перемещения электронов (так называемые "вертикальные процессы") происходят со значительно большей скоростью, чем тепловые колебания атомов [ 17 ]. Если длина связи металл - лиганд изменяется при изменении степени окисления металла, то для протекания электронного переноса необходимо некоторое энергетическое возбуждение (энергия активации H ). Его величина для перехода гидратированного Ре2+ в РеЗ+ достигает 10,8 ккал. Сказанное выше проиллюстрировано на рис. 28, из которого видно, что "вертикальный " перенос электрона с энергетической кривой, соответ-ствующей длине связи М +—Ь, на кривую для Мз+—Ь требует определенной энергии активации. Можно легко показать, что энергия активации минимальна, если перенос электрона между двумя одноименными ионами в различных степенях окисления происходит при неизменной длине связи М—Ь.К такого рода низкоэнергетическим процессам принадлежит, по-видимому, электронный перенос в металлических кластерах [М В этих соединениях несколько атомов металла закреплено в [c.70]

В качестве акцепторных катализаторов могут быть металлы с большой работой выхода электронов или полупроводники, имеющие незаполненную зо)1 у проводимости, тогда как в качестве донорных катализаторов могут служить металлы с малой работой выхода электронов [87] или полупроводники, имеющие неболыггую ширину запрещенной зоны, облегчающую перенос заряда за счет небольших энергетических затрат, близких по величине к тепловой энергии. [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология