On the application of the qualitative theory of differential equations to a problem of heat and mass transfer

封面

如何引用文章

全文:

详细

The possibilities of applying the qualitative theory of differential equations to one problem of heat and mass transfer in multilayer planar semiconducting structures are studied. The consideration is carried out on the example of a mathematical model of a stationary process of diffusion of nonequilibrium minority  charge carriers generated by a wide excitation source. The use of a wide source of external influence makes it possible to reduce modeling problems to one-dimensional ones and describe these mathematical models by ordinary differential equations. These are the processes in various nanosystems exposed to wide beams of charged particles or electromagnetic radiation. The paper reviews the results of recent studies of such models. The main object of study was the questions of the correctness of the considered mathematical models, special attention is paid to the mathematical assessment of the influence of external factors on the state of the object under study. Previously, the methods of the qualitative theory of differential equations, in our case, the assessment of the influence of external influence on the distribution of nonequilibrium minority charge carriers as a result of their diffusion in a semiconductor, in combination with the consideration of the uniqueness of the solution of differential equations of heat and mass transfer and the correctness of the mathematical models used, were considered very rarely, and for wide electron beams, a quantitative analysis of such problems has not previously been carried out at all. In the present work, the main attention is paid to the influence of the right side of the differential equation, the excitation function of minority charge carriers, on the solution of the differential diffusion equation, which describes the distribution of nonequilibrium charge carriers that have diffused in each layer of such a structure. The uniqueness of the solution of the problem under consideration and the continuous dependence of the solution on the right side of the differential equation are proved. Estimates are obtained for the influence of external factors on the diffusion of generated carriers in each layer of a multilayer planar semiconductor structure.

作者简介

Dmitry Turtin

Ivanovo State University;

39 Yermak St., Ivanovo 153025, Russia

Mikhail Stepovich

Kaluga State University named after K. E. Tsiolkovski

26 Stepan Razin St., Kaluga 248023, Russia

Veronika Kalmanovich

Kaluga State University named after K. E. Tsiolkovski

26 Stepan Razin St., Kaluga 248023, Russia

参考

  1. Нахушев А. М. О некоторых новых краевых задачах для гиперболических уравнений и уравнений смешанного типа // Дифференциальные уравнения. 1969. Т. 5, № 1. С. 44–59.
  2. Нахушев А. М. Новая краевая задача для одного вырождающегося гиперболического уравнения // Доклады АН СССР. 1969. Т. 187, № 4. C. 736–739.
  3. Нахушев А. М. О нелокальных краевых задачах со смещением и их связи с нагруженными уравнениями // Дифференциальные уравнения. 1985. Т. 21, № 1. С. 92–101.
  4. Нахушев А. М. Задачи со смещением для уравнений в частных производных. Москва : Наука, 2006. 287 с.
  5. Немыцкий В. В., Степанов В. В. Качественная теория дифференциальных уравнений. Москва ; Лениград : ГИТТЛ, 1947. 448 с.
  6. Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников: учебное пособие. Москва : Наука, 1990. 686 с.
  7. Смит Р. Полупроводники. Москва : Мир, 1982. 560 с.
  8. Wittry D. B., Kyser D. F. Measurements of diffusion lengths in direct-gap semiconductors by electron beam excitation // Journal of Applied Physics. 1967. Vol. 38, iss. 1. P. 375–382. https://doi.org/10.1063/1.1708984
  9. Rao-Sahib T. S., Wittry D. B. Measurements of diffusion lengths in p-type gallium arsenide by electron beam excitation // Journal of Applied Physics. 1969. Vol. 40, iss. 9. P. 3745–3750. https://doi.org/10.1063/1.1658265
  10. Петровский И. Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений. Москва : Наука, 1964. 272 с.
  11. Понтрягин Л. С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Москва : Наука, 1965. 332 с.
  12. Polyakov A. N., Smirnova A. N., Stepovich M. A., Turtin D. V. Mathematical model of qualitative properties of exciton diffusion generated by electron probe in a homogeneous semiconductor material // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2018. Vol. 39, iss. 2. P. 259–262. https://doi.org/10.1134/S199508021802021X
  13. Turtin D. V., Seregina E. V., Stepovich M. A. Qualitative analysis of a class of differential equations of heat and mass transfer in a condensed material // Journal of Mathematical Sciences (United States). 2020. Vol. 259, iss. 1. P. 166–174. https://doi.org/10.1007/s10958-020-05008-4
  14. Туртин Д. В., Степович М. А., Калманович В. В., Картанов А. А. О корректности математических моделей диффузии и катодолюминесценции // Таврический вестник информатики и математики. 2021. № 1 (50). С. 81–100. https://doi.org/10.37279/1729-3901-2021-20-1-81-100, EDN: CJKSHG
  15. Калманович В. В., Серегина Е. В., Степович М. А. Математическое моделирование явлений тепломассопереноса, обусловленных взаимодействием электронных пучков с многослойными планарными полупроводниковыми структурами // Известия РАН. Серия физическая. 2020. Т. 84, № 7. С. 1020–1026. https://doi.org/10.31857/S0367676520070133

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».