极光的形成原理

PN结的形成

如果把一块本征半导体的两边掺入不同的元素，使一边为P型，另一边为N型，则在两部分的接触面就会形成一个特殊的薄层，称为PN结。PN结是构成二极管、三极管及可控硅等许多半导体器件的基础。

如图所示，是一块两边掺入不同元素的半导体。由于P型区和N型区两边的载流子性质及浓度均不相同，P型区的空穴浓度大，而N型区的电子浓度大，于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散，因失去空穴而带负电；而N型区的电子向P型区扩散，因失去电子而带正电(P型半导体和N型半导体本身不带电，所以在失去载流子的时候产生极性)，这样在P区和N区的交界处形成了一个电场（称为内电场）。 如图所示，PN结内电场的方向由N区指向P区，在内电场的作用下，电子将从P区向N区作漂移运动，空穴则从N区向P区作漂移运动。经过一段时间后，扩散运动与漂移运动达到一种相对平衡状态，在交界处形成了一定厚度的空间电荷区叫做PN结，也叫阻挡层，势垒（在外加电压的情况下，是P、N两边通过扩散和漂移积聚电荷，类似于电容，而PN结本身也具有一定的结电容，这个结电容主要就有势垒电容有关）。

PN结的工作原理

如图所示，如果将PN结加正向电压，即P区接正极，N区接负极，由于外加电压的电场方向和PN结内电场方向相反。在外电场的作用下，内电场将会被削弱，使得阻挡层变窄，扩散运动因此增强。这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过PN结，形成较大的扩散电流，称为正向电流。由此可见PN结正向导电时，其电阻是很小的。

如图所示，如果PN结加反向电压，此时，由于外加电场的方向与内电场一致，增强了内电场，多数载流子扩散运动减弱，没有正向电流通过PN结，只有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少数载流子为数很少，故反向电流是很微弱的。因此，PN结在反向电压下，其电阻是很大的。

由以上分析可以得知：PN结通过正向电压时可以导电，常称为导通；而加反向电压时不导电，常称为截止。这说明：PN结具有单向导电性。

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在太阳创造的诸如光和热等形式

的能量中，有一种能量被称为“太阳

风”。这是一束可以覆盖地球的强大

的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地

球上空环绕地球流动，以大约每秒

400公里的速度撞击地球磁场，磁场

使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带

电颗粒与地球上层大气发生化学反

应，形成极光。在南极地区形成的叫

南极光。在北极地区同样可看到这一

现象，一般称之为北极光。在太阳活动盛期，

极光有B寸会延伸到中纬

度地带，例如，在美国，

南到北纬4o度处还曾

见过北极光。极光有发

光的帷幕状、弧状、带

状和射线状等多种形

状。发光均匀的弧状极

光是最稳定的外形，有

时能存留几个JJ、时而看

不出明显变化。然而，

大多数其他形状的极光

通常总是呈现出快速的

‘变化。弧状的和折叠状的极光的下边

．缘轮廓通常都比上端更明显。极光最

：后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐

’消失在弥漫的白光天区。造成极光动

‘态变化的机制尚未完全明了。

．高层大气是由多种气体组成的，

：不同元素的气体受轰击后所发出的光

。的颜色不一样。例如氧被激后发出绿

󰀀光和红光，氮被激后发出紫色的光，

．氩被激后发出蓝色的光，因而极光就

：显得绚丽多彩，变幻无穷。

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早在2000多年前，中国就开始观

测极光，有着丰富的极光记录。大多：的城市灯光和高层建筑可能会妨碍我

’们看光，所以最佳的极光景象要在乡

󰀀间空旷地区才能观察得到。在加拿大吩i

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德不优者，不能怀

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见。—【东汉】王老

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过．使用南欧洲天文台(EuroDean

SouthernObservatory)的红外线

(infrared)望远镜，科学家可以更清

四 高血压形成原理简述

首先，我们先抛弃任何病理性及并发症因素，我们从物理学角度来看高血压，根据流体力学的原理及压缩动力学原理，我把心脏和血管及毛细血管比喻成密封的压力循环系统，就是说人体是一台机器，心脏和血管就是润滑系统。雅祥中医中药百科全书中提出，中医认为高血压形成原理是：血管内皮组织代谢不稳定、交感和副交感神经系统混乱造成血压的升高。

1、从最常见的肥胖者高血压说起，大胖脂肪过多，对血管造成一定的挤压，当管道被挤压以后，动力源需要加大动力才可能使原来的循环达到流通，动力源动力加大，管道压力也会随之加大，就形成了高压。

2、内部血液及其他疾病引起的血栓造成的，血液的新陈代谢，排出不够彻底，在管道内部形成污垢，对管道造成一定的堵塞，会使压力升高。

3、老年性管道硬化及疾病性硬化，管道打折硬化的话，会造成高压。

4、疾病性毛细血管堵塞和外伤性毛细血管堵塞，也是其中的因素之一。

5、机体病变性引起的，一部分高血糖患者，是因为消化系统太过亢奋，在肠胃方面有病变，在肠胃机体方面就会形成一定的血液循环堵塞，也会造成高压，这里只举一个例子。

6、心脏方面的先天及后天的缺失。

7、脑血管疾病引起的。

8、血液干涸造成的高压。

以上因素受季节变化影响，容易发病

阅读下面一篇文章，回答下面小题

极光形成之谜

①1950年的一个夜晚，北极夜空上方出现淡红和淡绿色的光弧，时而像在空中舞动的彩带，时而像在空中燃烧的火焰，时而像选在天边的巨伞……它轻盈的飘荡，不断变化着自己的形状，持续了几个小时。她多彩多姿，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，变幻莫测。这就是美丽的极光。

②极光是太阳风将带电粒子吹到地球两极上空，被地磁俘获产生的一种特殊光学现象。

③极光在很多地方出现过，但“极光之源”到底在哪里呢？极光是如何形成的呢？极光现象为什么多出现在南北两极呢？

④科学家研究认为，太阳活动是极光之源。极光出现的频率与太阳活动有很大关系，极光就像太阳发出的电。太阳是一颗恒星，不断放出光和热。其表面和内部进行各种化学元素的核反应，产生出强大的、内含大量带电粒子的带电微粒物流。这些带电微粒射向空间，和地球外80～1200千米高空中的稀薄气体的分子碰撞时，由于速度快而产生发光现象。太阳活动是周期性的，其周期大约．．11年。在太阳活动的高潮期，太阳黑子出现的最多，有人发现当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线20～40小时候，地球上一定会出现极光。

⑤那为什么极光现象多出现在南北两极呢？原来，地球本身是个近似以南北两极为地磁两极的大磁石。太阳送来的粒子流接近地球时，以螺旋形的运动方式飞向两个磁极。事实上，磁极不能完全控制所有的带电粒子流，在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。因为空气成分非常混杂，不同气体成分如氧、氮、氦、氖等在带电微粒流作用下，会发出不同的光，所以极光看上去多彩绚丽。有人从地球磁层的角度考虑，认为地球磁层包裹着地球，就像地球的“保护网”，使之避免遭受到太阳风辐射粒子的侵袭。但在南北极的上空，这张“网”并不结实，有较大的“间隙”，通过“间隙”，部分太阳风便会侵入地球磁层。由于南北极上空有“间隙”，因此极光现象多．发生在两极地区的上空。