Бар'єр кулонівський
Бар’є́р кулóнівський — потенціальна енергія кулóнівського відштовхування однойменно заряджених частинок поза областю дії ядерних сил. Реалізується за умови, що сила F взаємодії між двома зарядженими частинками описується законом Кулона:
де [math]е_1[/math], [math]е_2[/math] — заряд частинок, [math]R[/math] — відстань між частинками, [math]k[/math] — коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору одиниць.
Зміст
Характеристика
Поняття бар’єру кулонівського тісно пов’язане з ядерними реакціями синтезу. Бар’єр кулонівський виникає при зіткненні двох заряджених частинок, зокрема двох ядер, що мають позитивний заряд. Для того, щоб відбулася реакція синтезу, два ядра (наприклад, два протона — ядра легкого водню) повинні зблизитися на відстань радіуса взаємодії сильної — близько 10-15 м. Щоб підійти так близько один до одного, вони повинні подолати зростаюче електростатичне (кулонівське) відштовхування, що досягає максимуму при найбільшому зближенні. Так, при зіткненні двох ядер дейтерію виникає бар’єр кулонівський висотою близько 200 кеВ, що перешкоджає реакції синтезу цих ядер, внаслідок чого може виділитися енергія 24 МеВ. Перебороти цей бар’єр вдається лише тоді, коли енергія зіткнення дозволяє ядрам наблизитись один до одного на таку відстань, що стає помітним тунельний ефект (див. Тунелювання).
Бар’єр кулонівський на поверхні тіла
Бар’єр кулонівський реалізується на межі тіла твердого з вакуумом і визначає роботу виходу електрона з металу та зовнішню роботу виходу (енергію споріднення електрона) напівпровідників. Фізичною причиною виникнення бар’єра в цьому випадку є сила Кулона між електроном та ефективним позитивним зарядом, що залишається в твердому тілі при виході електрона. Бар’єр кулонівський на межі металів добре описується силою дзеркального зображення:
де [math]R[/math] — відстань від поверхні металу.
Бар’єр кулонівський на поверхні твердого тіла визначає термоелектронну, фотоелектронну, автоелектронну та інші види емісії електронів з твердого тіла.
Бар’єр кулонівський на контакті двох тіл
Бар’єр кулонівський виникає також на контактах двох тіл з різною роботою виходу (контактна різниця потенціалів) внаслідок обміну зарядами між цими тілами, що в умовах рівноваги призводить до вирівнювання потенціалу електрохімічного. Висота бар’єра [math]U_m[/math] в цьому випадку визначається різницею робіт виходу [math]φ[/math] цих тіл, так що: [math]U_m = φ_1 – φ_2[/math]
Бар’єр кулонівський на контакті двох тіл розташовується по обидва боки від контакту, його характерний розмір по обидва боки від контакту визначається товщиною шару об’ємного заряду:
де [math]n[/math] — концентрація носіїв струму, [math]ε[/math] — діелектрична стала, [math]U[/math] — частина висоти бар’єра кулонівського, що припадає на кожне з твердих тіл.
Бар’єр кулонівський на контакті двох тіл широко використовується на практиці. Так, контакт метал–метал істотно впливає на роботу плазмових та електровакуумних приладів, зокрема на роботу термоелектронного (плазмового) перетворювача теплової енергії в електричну, а контакт метал–напівпровідник здатний ефективно випрямляти струм (діоди з бар’єром Шотткі, див. Шотткі ефект). Особливо широко використовуються контакти напівпровідник–напівпровідник, які бувають: з різними типами провідності та однаковою шириною забороненої зони (гомопереходи); з одним або різними типами провідності та різною шириною забороненої зони (гетеропереходи). Саме на цих контактах, що реалізуються за допомогою новітньої технології в одному монокристалі, створені сучасні радіотехнічні, електротехнічні, енергетичні та інші типи напівпровідникових приладів.
Література
- Стриха В. И. Контактные явления в полупроводниках. Киев : Вища школа, 1982. 224 с.
- Попик Ю. В. Фізика напівпровідників. Ужгород : ІВА, 2014. 818 с.
Автор
Покликання на цю статтю: Чутов Ю. І. Бар'єр кулонівський // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Бар'єр кулонівський (дата звернення: 29.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 27.07.2023
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
