Плотность электронно-дырочного газа

[Nessen8]

Чему равна максимально возможная плотность электронно-дырочного газа в металлах и других твёрдых телах, и как она определяется? Допустим электроны и дырки не собираются рекомбинировать.

[Munin]

Nessen8 в сообщении #775487 писал(а):

Допустим электроны и дырки не собираются рекомбинировать.

LOL

Именно скоростью рекомбинации и определяется.

[Nessen8]

Электронно-дырочный газ в металлах, к примеру, существует в состоянии равновесия и нет рекомбинации. Для того чтобы возникла рекомбинация, нужно возбуждать атомы, но это не единственный способ увеличить плотность электронно-дырочного газа.

[Munin]

Nessen8 в сообщении #775580 писал(а):

Электронно-дырочный газ в металлах, к примеру, существует в состоянии равновесия и нет рекомбинации.

Равновесие в нём динамическое. Рекомбинация, конечно же, есть. Но ей противостоит противоположный процесс - рождение пар, например, на фононах. Фоторождение.

Конкретные формулы есть в Киттеле, кажется, в Зи, в книгах по полупроводникам и полупроводниковым приборам. Даже в Википудии, уверен, есть. Там член рекомбинации стоит, как не быть, но он со знаком минус, а есть и другие вклады, со знаком плюс.

[Freude]

Munin прав в отношении большинства полупроводников, но не все так просто в общем случае - тут еще имеет значение природа химической связи. Два примера - металлическая связь в металлах и легирование полупроводников примесями. В первом случае, я так понимаю, электронная плотность зависит от плотности самого вещества и валентности составляющих атомов. Во втором случае - от концентрации примесей.

[Munin]

Ну да, я про чистые полупроводники, пардон, что не оговорил. В легированных плотность примеси задаёт минимум.

В металлах - там, насколько я помню, понятие дырок вообще не рассматривается. Хотя, может быть, я неправ: на поверхности Ферми есть и электонные, и дырочные участки. Это тонкость определений... Очевидно, там ничего не рекомбинирует при $T=0.$

[Nessen8]

Цитата:

В первом случае, я так понимаю, электронная плотность зависит от плотности самого вещества и валентности составляющих атомов.

Существуют ли металлы в которых плотность электронно-дырочного газа способна легко возрасти раза в два? Или в материалах наподобие графена?

[Freude]

Nessen8 в сообщении #788057 писал(а):

Существуют ли металлы в которых плотность электронно-дырочного газа способна легко возрасти раза в два? Или в материалах наподобие графена?

Возрасти под действием чего? Имеется в виду температурная зависимость или оптическая генерация носителей заряда?

[Nessen8]

Цитата:

Возрасти под действием чего? Имеется в виду температурная зависимость или оптическая генерация носителей заряда?

Инжекция носителей к примеру или термоэлектрический эффект.

[Freude]

Nessen8 в сообщении #788733 писал(а):

Инжекция носителей к примеру или термоэлектрический эффект.

Если мы говорим о металлах, то я думаю, что вряд ли. К примеру, как можно инжектировать носители в металл? Или какой термоэлектрический эффект приводит к увеличению концентрации электронов в металле (обычно меняется их подвижность)? А в полупроводниках такое увеличение возможно, особенно при низких температурах и при малых собственных концентрациях.

[Munin]

А чем термоэлектрический эффект отличается от указанной Freude в post788184.html#p788184 температурной зависимости?

[Freude]

Munin в сообщении #789153 писал(а):

А чем термоэлектрический эффект отличается от указанной Freude в post788184.html#p788184 температурной зависимости?

Я невнимательно прочитал вопрос и думал, что речь идет о полупроводниках. Там концентрации носителей сильно зависят от температуры из-за возможной генерации электронно-дырочных пар в собственном полупроводнике или термоактивации примесей в полупроводниках n- или p-типа. В металлах зависимость положения уровня Ферми от температуры очень слабая и нагрев не приводит к существенному изменению числа частиц.

Термоэлектрические эффекты (Зеебека, Пельтье, Томпсона) связаны с контактными явлениями и с изменением подвижности носителей заряда при нагреве как в металлах, так и в полупроводниках.

[Munin]

Freude в сообщении #789172 писал(а):

В металлах зависимость положения уровня Ферми от температуры очень слабая и нагрев не приводит к существенному изменению числа частиц.

Опять же, если нету примесей или каких-либо краёв зон около поверхности Ферми.

Freude в сообщении #789172 писал(а):

Термоэлектрические эффекты (Зеебека, Пельтье, Томпсона)

А, понял. А то что-то у меня термин в дырку в памяти провалился...

[Freude]

Цитата:

Опять же, если нету примесей или каких-либо краёв зон около поверхности Ферми.

Да, это так. Хотя, если край зоны находится около поверхности Ферми, то металл становится "странным" металлом. Не является ли положение края зоны относительно поверхности ферми критерием дифференциации полупроводников и металлов (не знаю точно)?

[Munin]

Классификацию просто усложняют: есть безщелевые полупроводники, полуметаллы, и наверняка что-то ещё.