Predstavitev na temo "prevodniki v električnem polju". Predstavitev na temo "prevodniki in dielektriki" Predstavitev na temo prevodniki v elektrostatičnem polju

Prevodniki v električnem polju Prosti naboji - nabiti delci istega predznaka, ki se lahko gibljejo pod vplivom električnega polja Vezani naboji - nasprotni naboji, ki sestavljajo atome (ali molekule), ki se ne morejo gibati neodvisno drug od drugega pod vplivom električnega polja. polje snovi prevodniki dielektriki polprevodniki

Vsak medij oslabi električno poljsko jakost

Električne lastnosti medija so določene z mobilnostjo nabitih delcev v njem

Kovinski prevodnik, raztopine soli, kislin, moker zrak, plazma, človeško telo

To je telo, znotraj katerega je dovolj prostih električnih nabojev, ki se lahko premikajo pod vplivom električnega polja.

Če nenaelektren prevodnik vnesemo v električno polje, se začnejo nosilci naboja premikati. Porazdeljeni so tako, da je električno polje, ki ga ustvarijo, nasprotno zunanjemu polju, to pomeni, da bo polje znotraj prevodnika oslabljeno. Naboji se bodo prerazporejali, dokler niso izpolnjeni pogoji za ravnotežje nabojev na vodniku, to je:

nevtralni vodnik, vpeljan v električno polje, prekine napetostne linije. Končajo se na negativnih induciranih nabojih in začnejo na pozitivnih.

Pojav prostorske ločitve nabojev imenujemo elektrostatična indukcija. Lastno polje induciranih nabojev z visoko stopnjo natančnost kompenzira zunanje polje znotraj prevodnika.

Če ima dirigent notranja votlina, potem bo polje odsotno tudi znotraj votline. Ta okoliščina se uporablja pri organizaciji zaščite opreme pred električnimi polji.

Elektrifikacija prevodnika v zunanjem elektrostatičnem polju z ločitvijo pozitivnih in negativnih nabojev, ki so že prisotni v njem, v enakih količinah se imenuje pojav elektrostatične indukcije, sami prerazporejeni naboji pa se imenujejo inducirani. Ta pojav lahko uporabimo za elektrifikacijo nenaelektrenih vodnikov.

Nenaelektreni vodnik se lahko naelektri ob stiku z drugim naelektrenim vodnikom.

Porazdelitev nabojev na površini prevodnikov je odvisna od njihove oblike. Največja gostota naboja je opazna na točkah, znotraj vdolbin pa je zmanjšana na minimum.

Lastnost električnih nabojev, da se koncentrirajo v skoraj površinski plasti prevodnika, je bila uporabljena za pridobivanje pomembnih potencialnih razlik z elektrostatično metodo. Na sl. podana je shema elektrostatičnega generatorja, ki se uporablja za pospeševanje osnovnih delcev.

Sferični vodnik 1 velik premer se nahaja na izolacijskem stebru 2. Zaprti dielektrični trak 3 se premika znotraj stebra, ki ga poganjajo bobni 4. Iz visokonapetostnega generatorja se eklektični naboj prenese na trak skozi sistem koničastih vodnikov 5 in ozemljitveno ploščo Na hrbtni strani traku se nahaja 6. Naboji se s traku odstranjujejo s sistemom točk 7 in tečejo navzdol na prevodno kroglo. Vrednost največjega naboja, ki se lahko nabere na krogli, je določena z uhajanjem s površine sferičnega prevodnika. V praksi je mogoče uporabiti generatorje podobne zasnove s premerom krogle 10–15 m, da dobimo potencialno razliko reda 3–5 milijonov voltov. Za povečanje naboja krogle se celotna struktura včasih postavi v škatlo, napolnjeno s stisnjenim plinom, kar zmanjša intenzivnost ionizacije.

http://www.physbook.ru/images/0/02/Img_T-68-004.jpg

http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/elmag/uchpos/text/2_2.html

http://www.ido.rudn.ru/nfpk/fizika/electro/course_files/el13.JPG

PREVODNIKI IN DIELEKTRIK V ELEKTRIČNEM POLJU

Osnovni tečaj


  • Prevodniki so snovi, v katerih so prosti električni naboji, ki se lahko premikajo pod vplivom poljubno šibkega električnega polja.

DIVNIKI

IONIZIRANO

PLINI

KOVINE

ELEKTROLITI




Elektrostatična zaščita- pojav, po katerem je mogoče električno polje zaščititi tako, da se pred njim "skrijemo" znotraj zaprte lupine električno prevodnega materiala (na primer kovine).

Elektrostatična zaščita.


Pojav je leta 1836 odkril Michael Faraday. Opazil je, da zunanje električno polje ne more priti v ozemljeno kovinsko kletko. Načelo delovanja Faradayeve kletke je, da se prosti elektroni v kovini pod delovanjem zunanjega električnega polja začnejo premikati in ustvarjajo naboj na površini celice, ki popolnoma kompenzira to zunanje polje.




Dielektriki (ali izolatorji) so snovi, ki razmeroma slabo prevajajo elektriko (v primerjavi s prevodniki).

  • Pri dielektrikih so vsi elektroni vezani, to pomeni, da pripadajo posameznim atomom in jih električno polje ne odtrga, ampak le rahlo premakne, to je polarizira. Zato lahko znotraj dielektrika obstaja električno polje, dielektrik ima določen vpliv na električno polje

Dielektrike delimo na polarni in nepolarni .


Polarni dielektriki

so sestavljene iz molekul, v katerih središča porazdelitve pozitivnih in negativnih nabojev ne sovpadajo. Takšne molekule lahko predstavimo kot dve enaki po modulu nasprotni točki dajatve ki se nahajajo na določeni razdalji drug od drugega, se imenujejo dipol .


Nepolarni dielektriki

so sestavljeni iz atomov in molekul, v katerih središča porazdelitve pozitivnih in negativnih nabojev sovpadajo.


Polarizacija polarnih dielektrikov.

  • Postavitev polarnega dielektrika v elektrostatično polje (na primer med dve nabiti plošči) povzroči zasuk in premik prej naključno usmerjenih dipolov vzdolž polja.

Preobrat se pojavi pod delovanjem para sil, ki delujejo s strani polja na dva naboja dipola.

Premik dipolov imenujemo polarizacija. Vendar se zaradi toplotnega gibanja zgodi le delna polarizacija. V notranjosti dielektrika se pozitivni in negativni naboji dipolov kompenzirajo in na površini dielektrika se pojavi vezan naboj: negativen na strani pozitivno nabite plošče in obratno.



Polarizacija nepolarnih dielektrikov

Nepolarni dielektrik v električnem polju tudi polarizira. Pod vplivom električnega polja se pozitivni in negativni naboji v molekuli premaknejo v nasprotni smeri, tako da se središča porazdelitve naboja premaknejo, kot pri polarnih molekulah. Os dipola, ki ga inducira polje, je usmerjena vzdolž polja. Vezani naboji se pojavijo na dielektričnih površinah ob nabitih ploščah.


Polariziran dielektrik sam ustvarja električno polje.

To polje oslabi zunanje električno polje znotraj dielektrika

Stopnja tega slabljenja je odvisna od lastnosti dielektrika.

Za zmanjšanje jakosti elektrostatičnega polja v snovi v primerjavi s poljem v vakuumu je značilna relativna prepustnost medija.



Prevodniki v električnem polju

Dielektriki v električnem polju

1. Obstajajo prosti elektroni

1. Brezplačnih nosilcev polnjenja ni.

2.elektroni so zbrani na površini prevodnika

2. V električnem polju se molekule in atomi obračajo tako, da se na eni strani v dielektriku pojavi presežek pozitivnega naboja, na drugi strani pa negativni naboj

3. V prevodniku ni električnega polja

3. Električno polje v prevodniku oslabi za ε-krat.

4. Prevodnik lahko v električnem polju razdelimo na 2 dela in vsak del bo nabit z različnimi predznaki.

4. Dielektrik lahko v električnem polju razdelimo na 2 dela, vendar bo vsak od njih nenabit


Kontrolna vprašanja

1 . Katere snovi imenujemo prevodniki?

2 Katere električne naboje imenujemo prosti?

3. Kateri delci so nosilci prostih nabojev v kovinah?

4. Kaj se zgodi v kovini, postavljeni v električno polje?

5. Kako je zarja, ki mu je priobčena, razdeljena po dirigentu d?


KONTROLNA VPRAŠANJA.

6. Če prevodnik v električnem polju razdelimo na dva dela, kako bosta ta dela naelektrena?

7. Na kakšnem principu temelji elektrostatična zaščita?

8. Katere snovi imenujemo dielektriki?

9. Kaj so dielektriki? Kakšna je razlika?

10. Pojasnite obnašanje dipola v zunanjem električnem polju.


11. Kako nastane dielektrična polarizacija.

12. Če dielektrik, postavljen v električno polje, razdelimo na pol, kakšen bo naboj vsakega dela?

13. Negativno nabit oblak gre čez strelovod. Na podlagi elektronskih pojmov razloži, zakaj nastane naboj na konici strelovoda. Kakšno je njegovo znamenje?







Na površini krogle so stožci izrezali majhne sferične odseke, ki jih lahko štejemo za ravne. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, ali Stožca sta si med seboj podobna, saj sta kota pri vrhu enaka. Iz podobnosti sledi, da so površine baz povezane kot kvadrati razdalj in od točke A do mest oz. torej






Ekvipotencialne ploskve Na sliki je prikazan približen potek ekvipotencialnih ploskev za določen trenutek vzbujanja srca. V električnem polju je površina prevodnega telesa katere koli oblike ekvipotencialna površina. Črtkane črte označujejo ekvipotencialne površine, številke ob njih pa vrednost potenciala v milivoltih.












Dielektrična konstanta snovi Snov ε ε Plini in vodna para Dušik Vodik Zrak Vakuum Vodna para (pri t=100 ºС) Helij Kisik Ogljikov dioksid Tekočine Tekoči dušik (pri t= -198,4 ºС) Bencin Voda Tekoči vodik (pri t= -252, 9 ºС) Tekoči helij (pri t= -269 ºC) Glicerin 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Tekoči kisik (pri t= -192,4 ºС) Transformatorsko olje Alkohol Eter Trdne snovi Diamantni voščen papir Les suhi led(pri t= –10 ºС) Parafin Kavčuk Sljuda Steklo Barij Titan Porcelan Jantar 1,5 2,2 26 4,3 5,7 2,2 2,2–3,7 70 1,9–2,2 3,0 –6,0 5,7–7,2 6,0–10,4–6,8 2,8






Literatura O. F. Kabardin "Fizika. Referenčni materiali". O. F. Kabardin "Fizika. Referenčni materiali". A. A. Pinsky "Fizika. Vadnica za 10. razred šol in razrede s poglobljenim študijem fizike. A. A. Pinsky "Fizika. Učbenik za 10. razred šol in razredov s poglobljenim študijem fizike. G. Ya. Myakishev "Fizika. Pouk elektrodinamike. G. Ya. Myakishev "Fizika. Pouk elektrodinamike. Revija "Quantum". Revija "Quantum".



diapozitiv 2

Prevodniki in dielektriki v električnem polju Nabite delce, ki se lahko prosto gibljejo v električnem polju, imenujemo prosti naboji, snovi, ki jih vsebujejo, pa prevodniki. Prevodniki so kovine, tekoče raztopine in taline elektrolitov. Prosti naboji v kovini so elektroni zunanjih lupin atomov, ki so izgubili stik z njimi. Ti elektroni, imenovani prosti elektroni, se lahko prosto gibljejo skozi kovinsko telo v katero koli smer. V elektrostatičnih pogojih, tj. ko električni naboj miruje, je električna poljska jakost znotraj prevodnika vedno enaka nič. Dejansko, če predpostavimo, da je v prevodniku še vedno polje, bodo na proste naboje v njem delovale električne sile, sorazmerne s poljsko jakostjo, in ti naboji se bodo začeli premikati, kar pomeni, da polje ne bo več elektrostatično . Tako v prevodniku ni elektrostatičnega polja.

diapozitiv 3

Snovi, v katerih ni prostih nabojev, imenujemo dielektriki ali izolatorji. Kot primeri dielektrikov so lahko različni plini, nekatere tekočine (voda, bencin, alkohol itd.), Pa tudi številne trdne snovi (steklo, porcelan, pleksi steklo, guma itd.). Obstajata dve vrsti dielektrikov - polarni in nepolarni. V molekuli polarnega dielektrika so pozitivni naboji pretežno v enem delu (»+« pol), negativni naboji pa v drugem (»-« pol). V nepolarnem dielektriku so pozitivni in negativni naboji enakomerno porazdeljeni po vsej molekuli. Električni dipolni moment je vektorska fizikalna količina, ki označuje električne lastnosti sistema nabitih delcev (razporeditev naboja) v smislu polja, ki ga ustvarja, in delovanja zunanjih polj nanj. Najenostavnejši sistem nabojev, ki ima določen (neodvisno od izbire izvora) različen od nič dipolni moment je dipol (dva točkasta delca z nasprotnimi naboji enake velikosti)

diapozitiv 4

Električni dipolni moment dipola je v absolutni vrednosti enak zmnožku vrednosti pozitivnega naboja in razdalje med nabojema in je usmerjen od negativnega naboja k pozitivnemu ali: kjer je q velikost nabojev , l je vektor z začetkom v negativnem naboju in koncem v pozitivnem. Za sistem N delcev je električni dipolni moment: Sistemske enote za električni dipolni moment nimajo posebnega imena. V SI je samo Cm. Električni dipolni moment molekul se običajno meri v debyih: 1 D = 3,33564 10−30 C m.

diapozitiv 5

Dielektrična polarizacija. Ko dielektrik vnesemo v zunanje električno polje, se v njem pojavi določena prerazporeditev nabojev, ki sestavljajo atome ali molekule. Zaradi te prerazporeditve se na površini dielektričnega vzorca pojavijo presežni nekompenzirani vezani naboji. Vsi nabiti delci, ki tvorijo makroskopske vezane naboje, so še vedno del svojih atomov. Vezani naboji ustvarjajo električno polje, ki je znotraj dielektrika usmerjeno nasproti vektorju jakosti zunanjega polja. Ta proces se imenuje dielektrična polarizacija. Posledično se izkaže, da je skupno električno polje znotraj dielektrika absolutno manjše od zunanjega polja. Fizikalna količina, ki je enaka razmerju med modulom jakosti zunanjega električnega polja v vakuumu E0 in modulom jakosti celotnega polja v homogenem dielektriku E, se imenuje prepustnost snovi:

diapozitiv 6

Obstaja več mehanizmov za polarizacijo dielektrikov. Glavni sta orientacijska in deformacijska polarizacija. Orientacijska ali dipolna polarizacija se pojavi v primeru polarnih dielektrikov, sestavljenih iz molekul, v katerih središča porazdelitve pozitivnih in negativnih nabojev ne sovpadajo. Takšne molekule so mikroskopski električni dipoli - nevtralna kombinacija dveh nabojev, enakih velikosti in nasprotnega znaka, ki se nahajajo na določeni razdalji drug od drugega. Na primer, molekula vode ima dipolni moment, pa tudi molekule številnih drugih dielektrikov (H2S, NO2 itd.). V odsotnosti zunanjega električnega polja so osi molekularnih dipolov zaradi toplotnega gibanja naključno usmerjene, tako da na površini dielektrika in v katerem koli volumskem elementu električni naboj je v povprečju nič. Ko dielektrik vnesemo v zunanje polje, pride do delne orientacije molekularnih dipolov. Posledično se na površini dielektrika pojavijo nekompenzirani makroskopski vezani naboji, ki ustvarjajo polje, usmerjeno proti zunanjemu polju.

Diapozitiv 7

Polarizacija polarnih dielektrikov je močno odvisna od temperature, saj ima toplotno gibanje molekul vlogo dejavnika dezorientacije. Iz slike je razvidno, da v zunanjem polju na nasprotna pola molekule polarnega dielektrika delujejo nasprotno usmerjene sile, ki poskušajo molekulo zasukati vzdolž vektorja poljske jakosti.

Diapozitiv 8

Deformacijski (ali elastični) mehanizem se kaže med polarizacijo nepolarnih dielektrikov, katerih molekule nimajo dipolnega momenta v odsotnosti zunanjega polja. Med polarizacijo elektronov pod delovanjem električnega polja se elektronske lupine nepolarnih dielektrikov deformirajo - pozitivni naboji se premaknejo v smeri vektorja, negativni pa v nasprotni smeri. Posledično se vsaka molekula spremeni v električni dipol, katerega os je usmerjena vzdolž zunanjega polja. Na površini dielektrika se pojavijo nekompenzirani vezani naboji, ki ustvarjajo lastno polje, usmerjeno proti zunanjemu polju. Tako pride do polarizacije nepolarnega dielektrika. Primer nepolarne molekule je molekula metana CH4. V tej molekuli se štirikrat ioniziran ogljikov ion C4– nahaja v središču pravilne piramide, na vrhovih katere so vodikovi ioni H+. Ko se uporabi zunanje polje, se ogljikov ion premakne iz središča piramide in molekula ima dipolni moment, ki je sorazmeren z zunanjim poljem.

Diapozitiv 9

V primeru trdnih kristalnih dielektrikov opazimo neke vrste deformacijsko polarizacijo - tako imenovano ionsko polarizacijo, pri kateri se ioni različnih predznakov, ki sestavljajo kristalno mrežo, ob uporabi zunanjega polja premaknejo v nasprotnih smereh, kot zaradi česar se na kristalnih ploskvah pojavijo vezani (nekompenzirani) naboji. Primer takega mehanizma je polarizacija kristala NaCl, pri kateri iona Na+ in Cl– tvorita dve ugnezdeni podmreži. V odsotnosti zunanjega polja je vsaka enota kristala NaCl električno nevtralna in nima dipolnega momenta. V zunanjem električnem polju sta obe podmreži zamaknjeni v nasprotni smeri, to pomeni, da je kristal polariziran.

Diapozitiv 10

Slika prikazuje, da zunanje polje deluje na nepolarno dielektrično molekulo in v njej premika nasprotne naboje v različne strani, zaradi česar ta molekula postane podobna molekuli polarnega dielektrika, ki je usmerjena vzdolž silnic polja. Deformacija nepolarnih molekul pod delovanjem zunanjega električnega polja ni odvisna od njihovega toplotnega gibanja, zato polarizacija nepolarnega dielektrika ni odvisna od temperature.

diapozitiv 11

Osnove pasovne teorije trdne snovi Pasovna teorija je eden glavnih razdelkov kvantne teorije trdne snovi, ki opisuje gibanje elektronov v kristalih in je osnova sodobna teorija kovine, polprevodniki in dielektriki. Energijski spekter elektronov v trdni snovi se bistveno razlikuje od energijskega spektra prostih elektronov (ki je zvezen) ali spektra elektronov, ki pripadajo posameznim izoliranim atomom (diskreten z določenim naborom razpoložljivih ravni) – sestavljen je iz ločenih dovoljenih energijskih pasov. ločeni s prepovedanimi energijskimi pasovi. V skladu z Bohrovimi kvantno mehanskimi postulati lahko v izoliranem atomu energija elektrona prevzame strogo diskretne vrednosti (elektron ima določeno energijo in se nahaja v eni od orbital).

diapozitiv 12

V primeru sistema več atomov, ki jih povezuje kemijska vez, se ravni elektronske energije razdelijo v količini, sorazmerni s številom atomov. Mero cepitve določa interakcija elektronskih lupin atomov. Z nadaljnjim povečanjem sistema na makroskopsko raven postane število ravni zelo veliko, razlika v energijah elektronov, ki se nahajajo v sosednjih orbitalah, pa je zelo majhna - energijske ravni so razdeljene na dva praktično neprekinjena diskretna sklopa - energijski trakovi.

diapozitiv 13

Najvišji izmed dovoljenih energijskih pasov v polprevodnikih in dielektrikih, v katerih so pri temperaturi 0 K vsa energijska stanja zasedena z elektroni, imenujemo valenčni pas, ki mu sledi prevodni pas. Po načelu medsebojne razporeditve teh območij so vse trdne snovi razdeljene v tri velike skupine: prevodniki - materiali, v katerih se prevodni pas in valenčni pas prekrivata (ni energijske vrzeli), ki tvorijo eno cono, imenovano prevodni pas ( tako se lahko elektron prosto giblje med njimi, ko je prejel kakršno koli dovoljeno majhno energijo); dielektriki - materiali, v katerih se območja ne prekrivajo in je razdalja med njimi večja od 3 eV (za prenos elektrona iz valenčnega pasu v prevodni pas je potrebna znatna energija, zato dielektriki praktično ne prevajajo toka); polprevodniki - materiali, v katerih se območja ne prekrivajo in je razdalja med njimi (razmak med pasovi) v območju 0,1–3 eV (za prenos elektrona iz valenčnega v prevodni pas je potrebna manjša energija kot za dielektrik, zato čisti polprevodniki prevajajo malo toka.

Diapozitiv 14

Pasovna vrzel (energijska vrzel med valenčnim in prevodnim pasom) je ključna količina v pasovni teoriji in določa optične in električne lastnosti materiala. Prehod elektrona iz valenčnega pasu v prevodni pas imenujemo proces generiranja nosilcev naboja (negativni - elektron in pozitivni - luknja), obratni prehod pa se imenuje rekombinacijski proces.

diapozitiv 15

Polprevodniki so snovi, katerih pasovna vrzel je reda velikosti nekaj elektronvoltov (eV). Na primer, diamant lahko pripišemo polprevodnikom s široko vrzeljo, indijev arzenid pa med polprevodnike z ozko vrzeljo. Mnogi polprevodniki so kemični elementi(germanij, silicij, selen, telur, arzen in drugi), ogromno število zlitin in kemičnih spojin (galijev arzenid itd.). Najpogostejši polprevodnik v naravi je silicij, ki predstavlja skoraj 30 % zemeljske skorje. Polprevodnik je material, ki po prevodnosti zaseda vmesni položaj med prevodniki in dielektriki in se od prevodnikov razlikuje po močni odvisnosti prevodnosti od koncentracije nečistoč, temperature in izpostavljenosti. različne vrste sevanje. Glavna lastnost polprevodnika je povečanje električne prevodnosti z naraščajočo temperaturo.

diapozitiv 16

Za polprevodnike so značilne tako lastnosti prevodnikov kot dielektrikov. V polprevodniških kristalih potrebujejo elektroni približno 1-2 10-19 J (približno 1 eV) energije, da se sprostijo iz atoma, v primerjavi s 7-10 10-19 J (približno 5 eV) za dielektrike, kar je značilno za glavno razliko med polprevodniki in dielektriki. Ta energija se v njih pojavi, ko se temperatura dvigne (npr sobna temperatura raven energije toplotnega gibanja atomov je 0,4 10−19 J), posamezni elektroni pa prejmejo energijo za odcepitev od jedra. Zapustijo svoja jedra in tvorijo proste elektrone in luknje. Z naraščajočo temperaturo se poveča število prostih elektronov in lukenj, zato se v polprevodniku, ki ne vsebuje nečistoč, električna upornost zmanjša. Običajno je za polprevodnike običajno obravnavati elemente z vezno energijo elektronov manj kot 2-3 eV. Mehanizem prevodnosti med elektroni in luknjami se kaže v intrinzičnih (to je brez primesi) polprevodnikih. Imenuje se lastna električna prevodnost polprevodnikov.

Diapozitiv 17

Verjetnost prehoda elektrona iz valenčnega v prevodni pas je sorazmerna z (-Еg/kT), kjer je Eg razmaknjeni pas. Pri veliki vrednosti Eg (2-3 eV) se ta verjetnost izkaže za zelo majhno. Tako ima delitev snovi na kovine in nekovine točno določeno osnovo. Nasprotno pa delitev nekovin na polprevodnike in dielektrike nima take podlage in je povsem poljubna.

Diapozitiv 18

Lastna in primesna prevodnost Polprevodnike, pri katerih nastanejo prosti elektroni in "luknje" v procesu ionizacije atomov, iz katerih je zgrajen celoten kristal, imenujemo polprevodniki z lastno prevodnostjo. V polprevodnikih z intrinzično prevodnostjo je koncentracija prostih elektronov enaka koncentraciji "lukenj". Prevodnost nečistoč Kristali s prevodnostjo nečistoč se pogosto uporabljajo za izdelavo polprevodniških naprav. Takšni kristali nastanejo z vnosom nečistoč z atomi peterovalentnega ali trivalentnega kemičnega elementa.

Diapozitiv 19

Elektronski polprevodniki (n-tip) Izraz "n-tip" izhaja iz besede "negativen", ki se nanaša na negativni naboj večinskih nosilcev. Štirovalentnemu polprevodniku (na primer silicij) dodamo nečistočo pentavalentnega polprevodnika (na primer arzen). V procesu interakcije vsak atom nečistoče vstopi v kovalentno vez z atomi silicija. Vendar pa v nasičenih valenčnih vezeh ni mesta za peti elektron arzenovega atoma, ki se odtrga in spremeni v prostega. IN ta primer prenos naboja izvaja elektron, ne luknja, to pomeni, da ta vrsta polprevodnika prevaja električni tok kot kovine. Nečistoče, ki se dodajo polprevodnikom, zaradi česar se ti spremenijo v polprevodnike tipa n, imenujemo donorske nečistoče.

Diapozitiv 20

Luknjasti polprevodniki (p-tip) Izraz "p-tip" izhaja iz besede "positive", ki označuje pozitivni naboj večinskih nosilcev. Za to vrsto polprevodnikov je poleg baze nečistoč značilna luknjasta narava prevodnosti. Majhna količina atomov trivalentnega elementa (na primer indija) je dodana štirivalentnemu polprevodniku (na primer siliciju). Vsak atom nečistoče vzpostavi kovalentno vez s tremi sosednjimi atomi silicija. Za vzpostavitev vezi s četrtim atomom silicija atom indija nima valenčnega elektrona, zato ujame valenčni elektron iz kovalentne vezi med sosednjima atomoma silicija in postane negativno nabit ion, zaradi česar nastane luknja . Nečistoče, ki se v tem primeru dodajo, imenujemo akceptorske nečistoče.

diapozitiv 21

diapozitiv 22

Fizične lastnosti polprevodniki so v primerjavi s kovinami in dielektriki najbolj raziskani. V veliki meri to olajšuje ogromno število učinkov, ki jih ni mogoče opaziti v nobeni snovi, predvsem povezanih s pasovno strukturo polprevodnikov in prisotnostjo precej ozke pasovne vrzeli. Polprevodniške spojine delimo na več tipov: preprosti polprevodniški materiali - dejanski kemični elementi: bor B, ogljik C, germanij Ge, silicij Si, selen Se, žveplo S, antimon Sb, telur Te in jod I. Germanij, silicij in selen. Ostali se najpogosteje uporabljajo kot dopanti ali kot komponente kompleksnih polprevodniških materialov. Skupina kompleksnih polprevodniških materialov vključuje kemične spojine, ki imajo polprevodniške lastnosti in vključujejo dva, tri ali več kemičnih elementov. Seveda je glavna spodbuda za študij polprevodnikov proizvodnja polprevodniških elementov in integriranih vezij.

diapozitiv 23

Hvala za vašo pozornost!

Ogled vseh diapozitivov



 

Morda bi bilo koristno prebrati: