"O'tkazgichlar va dielektriklar" mavzusidagi taqdimot. "Elektr maydonidagi o'tkazgichlar" mavzusidagi taqdimot "Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlar" mavzusidagi taqdimot

17.06.2022Sarlavha: Tugatish

Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlar va dielektriklar

Mezhetskiy Artyom

Bajarildi:

Munitsipal ta'lim muassasasi

"Belovo shahri 30-sonli o'rta maktab"

Rahbar: Popova Irina Aleksandrovna

Belovo 2011

Reja:

1. Supero'tkazuvchilar va dielektriklar.
2. Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlar.
3. Elektrostatik maydondagi dielektriklar.
4.Dielektrik doimiy.

o'tkazuvchanlik bo'yicha moddalar o'tkazgichlar - o'tkazuvchi moddalar elektr toki erkin zaryadlar mavjud dielektriklar elektr tokini o'tkazmaydigan moddalardir bepul zaryadlar mavjud emas

Metalllarning tuzilishi

Elektrostatik maydondagi metall o'tkazgich

Evn = Evn.

Elektrostatik maydondagi metall o'tkazgich

E tashqi = E ichki

Supero'tkazuvchilar ichida elektr maydoni Yo'q.

Supero'tkazuvchilarning butun statik zaryadi uning yuzasida to'plangan.

Dielektrik tuzilishi natriy xlorid molekulasining tuzilishi NaCl elektr dipol - kattaligi teng va belgisiga qarama-qarshi bo'lgan ikkita nuqta zaryadining birikmasi.

Dielektriklarning turlari Polar musbat va manfiy zaryadlarning tarqalish markazlari bir-biriga mos kelmaydigan molekulalardan iborat. tuz, spirtlar, suv va boshqalar. Polar bo'lmaganlar ijobiy va manfiy zaryadlarning tarqalish markazlari bir-biriga to'g'ri keladigan molekulalardan iborat. inert gazlar, O2, H2, benzol, polietilen va boshqalar. Polar dielektrikning tuzilishi

Dielektrik ichida elektr maydoni

E ichki< Е внеш.

DİELEKTRIK tashqi elektr maydonini zaiflashtiradi

Muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi- dielektrikning elektr xossalarining xarakteristikalari

Vakuumdagi elektr maydon kuchi

Dielektrikdagi elektr maydon kuchi

Muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi

Moddalarning dielektrik o'tkazuvchanligi Coulomb qonuni:

Coulomb qonuni:
Nuqtaviy zaryad tomonidan yaratilgan elektr maydon kuchi:

Masala yechish masalalar yechish masalalar yechish Test

№ 1: Musbat zaryadlangan jism uchta kontaktli A, B, C plitalarga keltiriladi. B, C plitalari o'tkazgich, A esa dielektrikdir. B plitasi to'liq chiqarilgandan keyin plitalarda qanday zaryadlar bo'ladi?

Javob variantlari

№ 2: ketma-ket zaryadlangan metall shar

ikkita dielektrik suyuqlikka botiriladi (1< 2).

Quyidagi grafiklardan qaysi biri

qaramlikni eng aniq aks ettiradi

maydon potentsiali masofaga nisbatan,

to'pning markazidan o'lchanadi?

№4: musbat zaryad qalin devorli, zaryadsiz metall sharning markaziga joylashtirilgan. Quyidagi raqamlardan qaysi biri elektrostatik maydon chiziqlarining taqsimlanish sxemasiga mos keladi?

No 5: Quyidagi raqamlardan qaysi biri musbat zaryad va tuproqli metall tekislik uchun maydon chiziqlarining taqsimlanishiga mos keladi?

Ishlatilgan kitoblar

Kasyanov, V.A. Fizika, 10-sinf [Matn]: umumta'lim maktablari uchun darslik / V.A. Kasyanov. – MChJ “Drofa”, 2004. – 116 b.
Kabardin O.F., Orlov V.A., Evenchik E.E., Shamash S.Ya., Pinskiy A.A., Kabardina S.I., Dik Yu.I., Nikiforov G.G., Shefer N. .VA. "Fizika. 10-sinf”, “Ma’rifat”, 2007 yil

Shu =)

Sfera yuzasida konuslar tekis hisoblanishi mumkin bo'lgan kichik sharsimon joylarni kesib tashlaydi. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2 yoki Konuslar bir-biriga o'xshash, chunki tepadagi burchaklar teng. O'xshashlikdan kelib chiqadiki, asoslarning maydonlari mos ravishda A nuqtadan saytlargacha bo'lgan masofalarning kvadratlari sifatida bog'langan. Shunday qilib,

Ekvipotentsial yuzalar Yurak qo'zg'alishning ma'lum bir momenti uchun ekvipotensial sirtlarning taxminiy yo'nalishi rasmda ko'rsatilgan. Elektr maydonida har qanday shakldagi o'tkazuvchi jismning yuzasi ekvipotensial sirtdir. Nuqtali chiziqlar ekvipotentsial sirtlarni ko'rsatadi, ularning yonidagi raqamlar millivoltdagi potentsial qiymatni ko'rsatadi.

Moddalarning dielektrik doimiysi Modda e e Gazlar va suv bug'i Azot Vodorod Havo Vakuum Suv bug'i (t=100 ºS da) Geliy Kislorod Karbonat angidrid Suyuqliklar Suyuq azot (t= -198,4 ºS da) Benzin Suv Suyuqlik = vodorod (25at) 9 ºS Suyuq geliy (da = -269 ºC) glitserin 1.0058 1.006 1.5-29.4 ºS. 10 ºS) Parafin kauchuk Slyuda Shisha Titan bariy Chinni Qahrabo 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 6,0–10,2–46.

Adabiyot O. F. Kabardin “Fizika. Malumot materiallari". O. F. Kabardin “Fizika. Malumot materiallari". A. A. Pinskiy “Fizika. 10-sinf maktablari va fizika fanini chuqur o‘rganadigan sinflar uchun darslik”. A. A. Pinskiy “Fizika. 10-sinf maktablari va fizika fanini chuqur o‘rganadigan sinflar uchun darslik”. G. Ya Myakishev “Fizika. Elektrodinamika sinflari". G. Ya Myakishev “Fizika. Elektrodinamika sinflari". "Kvant" jurnali. "Kvant" jurnali.

Elektr maydonidagi o'tkazgichlar Erkin zaryadlar - elektr maydoni ta'sirida harakatlana oladigan bir xil belgidagi zaryadlangan zarralar Bog'langan zaryadlar - elektr maydoni ta'sirida harakat qila olmaydigan atomlar (yoki molekulalar) tarkibiga kiruvchi qarama-qarshi zaryadlar. bir-biridan mustaqil moddalar o'tkazgichlar dielektriklar yarim o'tkazgichlar

Har qanday vosita elektr maydon kuchini zaiflashtiradi

Muhitning elektr xarakteristikalari undagi zaryadlangan zarrachalarning harakatchanligi bilan belgilanadi

Supero'tkazuvchilar: metallar, tuzlar eritmalari, kislotalar, nam havo, plazma, inson tanasi

Bu elektr maydoni ta'sirida harakatlanishi mumkin bo'lgan etarli miqdordagi erkin elektr zaryadlarini o'z ichiga olgan tanadir.

Agar siz zaryadsiz o'tkazgichni elektr maydoniga kiritsangiz, zaryad tashuvchilar harakatlana boshlaydi. Ular shunday taqsimlanadiki, ular yaratgan elektr maydoni tashqi maydonga qarama-qarshi bo'ladi, ya'ni o'tkazgich ichidagi maydon zaiflashadi. O'tkazgichdagi zaryadlarning muvozanat shartlari bajarilgunga qadar zaryadlar qayta taqsimlanadi, ya'ni:

elektr maydoniga kiritilgan neytral o'tkazgich kuchlanish chiziqlarini buzadi. Ular manfiy induktsiya zaryadlari bilan tugaydi va musbat zaryaddan boshlanadi

Zaryadlarning fazoviy ajralish hodisasi elektrostatik induksiya deyiladi. Induktsiyalangan zaryadlarning o'z maydoni yuqori daraja o'tkazgich ichidagi tashqi maydonni to'g'ri qoplaydi.

Agar o'tkazgichning ichki bo'shlig'i bo'lsa, u holda bo'shliq ichida maydon bo'lmaydi. Ushbu holat uskunani elektr maydonlaridan himoya qilishni tashkil qilishda qo'llaniladi.

O'tkazgichni tashqi elektrostatik maydonda teng miqdorda mavjud bo'lgan musbat va manfiy zaryadlarni ajratish yo'li bilan elektrlashtirish elektrostatik induksiya hodisasi deb ataladi va qayta taqsimlangan zaryadlarning o'zi induktsiya deb ataladi. Ushbu hodisa zaryadsiz o'tkazgichlarni elektrlashtirish uchun ishlatilishi mumkin.

Zaryadlanmagan o'tkazgich boshqa zaryadlangan o'tkazgich bilan aloqa qilish orqali elektrlashtirilishi mumkin.

O'tkazgichlar yuzasida zaryadlarning taqsimlanishi ularning shakliga bog'liq. Maksimal zaryad zichligi nuqtalarda kuzatiladi va chuqurchalar ichida u minimal darajaga tushiriladi.

Elektr zaryadlarining o'tkazgichning sirt qatlamida to'planish xususiyati elektrostatik usulda sezilarli potentsial farqlarni olish uchun qo'llanilishini topdi. Shaklda. elementar zarrachalarni tezlashtirish uchun ishlatiladigan elektrostatik generatorning diagrammasi ko'rsatilgan.

Katta diametrli sferik o'tkazgich 1 izolyatsiyalovchi ustunda joylashgan 2. Yopiq dielektrik lenta 3 kolonna ichida harakat qiladi, barabanlarni 4. Yuqori voltli generatordan eklektik zaryad uchli o'tkazgichlar tizimi orqali 5 uzatiladi. lenta, lentaning orqa tomonida topraklama plitasi 6. Lentadan zaryadlar nuqtalar tizimi 7 tomonidan chiqariladi va o'tkazuvchi sferaga oqadi. Sferada to'planishi mumkin bo'lgan maksimal zaryad sferik o'tkazgich yuzasidan oqish bilan aniqlanadi. Amalda, 10-15 m sfera diametriga ega bo'lgan shunga o'xshash dizayndagi generatorlar bilan 3-5 million voltlik potentsial farqni olish mumkin. Sfera zaryadini oshirish uchun butun struktura ba'zan siqilgan gaz bilan to'ldirilgan qutiga joylashtiriladi, bu esa ionlanishning intensivligini pasaytiradi.

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

Slayd 2

Elektr maydonidagi o'tkazgichlar va dielektriklar Elektr maydonida erkin harakatlana oladigan zaryadlangan zarralar erkin zaryadlar, ularni o'z ichiga olgan moddalar esa o'tkazgichlar deyiladi. Supero'tkazuvchilar - bu metallar, suyuq eritmalar va erigan elektrolitlar. Metalldagi erkin zaryadlar - ular bilan aloqani yo'qotgan atomlarning tashqi qobiqlarining elektronlari. Erkin elektronlar deb ataladigan bu elektronlar metall tanasi bo'ylab istalgan yo'nalishda erkin harakatlanishi mumkin. Elektrostatik sharoitda, ya'ni elektr zaryadlari statsionar bo'lganda, o'tkazgich ichidagi elektr maydon kuchi har doim nolga teng. Haqiqatan ham, agar biz o'tkazgichning ichida hali ham maydon mavjud deb hisoblasak, unda joylashgan erkin zaryadlarga maydon kuchiga mutanosib elektr kuchlari ta'sir qiladi va bu zaryadlar harakatlana boshlaydi, ya'ni maydon to'xtaydi. elektrostatik bo'lsin. Shunday qilib, o'tkazgichning ichida elektrostatik maydon yo'q.

Slayd 3

Erkin zaryadga ega bo'lmagan moddalar dielektriklar yoki izolyatorlar deb ataladi. Dielektriklarga turli gazlar, ba'zi suyuqliklar (suv, benzin, spirt va boshqalar), shuningdek, ko'plab qattiq moddalar (shisha, chinni, pleksiglas, kauchuk va boshqalar) misol bo'ladi. Ikki xil dielektriklar mavjud - qutbli va qutbsiz. Qutbli dielektrik molekulasida musbat zaryadlar asosan bir qismda ("+" qutb), manfiy zaryadlar ikkinchisida ("-" qutb) joylashgan. Polar bo'lmagan dielektrikda musbat va manfiy zaryadlar molekula bo'ylab teng taqsimlanadi. Elektr dipol momenti - bu yaratgan maydon ma'nosida va unga tashqi maydonlarning ta'sirida zaryadlangan zarralar (zaryad taqsimoti) tizimining elektr xususiyatlarini tavsiflovchi vektor fizik miqdor. Muayyan (kelib chiqishi tanlanishidan qat'iy nazar) nolga teng bo'lmagan dipol momentiga ega bo'lgan eng oddiy zaryadlar tizimi bu dipol (bir xil o'lchamdagi qarama-qarshi zaryadli ikkita nuqta zarralari)

Slayd 4

Dipolning elektr dipol momentining mutlaq qiymati musbat zaryad kattaligi va zaryadlar orasidagi masofa ko'paytmasiga teng va manfiy zaryaddan musbatga yo'naltiriladi yoki: bu erda q - zaryadlarning kattaligi. , l - boshi manfiy zaryadda, oxiri esa musbat bo'lgan vektor. N zarrachalar tizimi uchun elektr dipol momenti: Elektr dipol momentini o'lchash uchun tizim birliklari maxsus nomga ega emas. SIda bu oddiygina Kl·m. Molekulalarning elektr dipol momenti odatda debyelarda o'lchanadi: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

Slayd 5

Dielektrik polarizatsiya. Tashqi elektr maydoniga dielektrik kiritilganda, unda atomlar yoki molekulalarni tashkil etuvchi zaryadlarning ma'lum bir qayta taqsimlanishi sodir bo'ladi. Bunday qayta taqsimlanish natijasida dielektrik namunasi yuzasida ortiqcha kompensatsiyalanmagan bog'langan zaryadlar paydo bo'ladi. Makroskopik bog'langan zaryadlarni hosil qiluvchi barcha zaryadlangan zarralar hali ham ularning atomlarining bir qismidir. Bog'langan zaryadlar dielektrik ichida tashqi maydon kuchining vektoriga qarama-qarshi yo'naltirilgan elektr maydonini hosil qiladi. Bu jarayon dielektrik polarizatsiya deb ataladi. Natijada, dielektrik ichidagi umumiy elektr maydoni mutlaq qiymatdagi tashqi maydondan kamroq bo'lib chiqadi. Vakuumdagi tashqi elektr maydon kuchi modulining E0 ning bir jinsli dielektrikdagi umumiy maydon kuchi moduliga nisbatiga teng bo'lgan fizik kattalik moddaning dielektrik o'tkazuvchanligi deyiladi:

Slayd 6

Dielektriklarning qutblanishining bir qancha mexanizmlari mavjud. Ulardan asosiylari orientatsiya va deformatsiya polarizatsiyasi. Orientatsion yoki dipol qutblanish molekulalardan tashkil topgan qutbli dielektriklarda musbat va manfiy zaryadlarning tarqalish markazlari bir-biriga to‘g‘ri kelmaydigan holatda sodir bo‘ladi. Bunday molekulalar mikroskopik elektr dipollardir - bir-biridan ma'lum masofada joylashgan kattaligi teng va ishorasi qarama-qarshi bo'lgan ikkita zaryadning neytral birikmasi. Masalan, suv molekulasi, shuningdek, bir qator boshqa dielektriklarning molekulalari (H2S, NO2 va boshqalar) dipol momentiga ega. Tashqi elektr maydon bo'lmaganda, molekulyar dipollarning o'qlari issiqlik harakati tufayli tasodifiy yo'naltiriladi, shuning uchun dielektrik yuzasida va har qanday hajm elementida. elektr zaryadi o'rtacha nolga teng. Dielektrik tashqi maydonga kiritilganda molekulyar dipollarning qisman yo'nalishi sodir bo'ladi. Natijada, dielektrik yuzasida kompensatsiyalanmagan makroskopik bog'langan zaryadlar paydo bo'lib, tashqi maydon tomon yo'naltirilgan maydon hosil qiladi.

Slayd 7

Qutbli dielektriklarning qutblanishi haroratga kuchli bog'liq, chunki molekulalarning termal harakati buzg'unchi omil rolini o'ynaydi. Rasmdan ko'rinib turibdiki, tashqi maydonda qarama-qarshi yo'naltirilgan kuchlar qutbli dielektrik molekulaning qarama-qarshi qutblariga ta'sir qiladi, ular molekulani maydon kuchi vektori bo'ylab aylantirishga harakat qiladi.

Slayd 8

Deformatsiya (yoki elastik) mexanizmi polar bo'lmagan dielektriklarning polarizatsiyasi paytida o'zini namoyon qiladi, ularning molekulalari tashqi maydon bo'lmaganda dipol momentga ega emas. Elektr maydoni ta'sirida elektron qutblanish jarayonida qutbsiz dielektriklarning elektron qobiqlari deformatsiyalanadi - musbat zaryadlar vektor yo'nalishi bo'yicha va manfiy zaryadlar teskari yo'nalishda siljiydi. Natijada, har bir molekula elektr dipolga aylanadi, uning o'qi tashqi maydon bo'ylab yo'naltiriladi. Dielektrik yuzasida kompensatsiyalanmagan bog'langan zaryadlar paydo bo'lib, tashqi maydon tomon yo'naltirilgan o'z maydonini yaratadi. Polar bo'lmagan dielektrikning qutblanishi shunday sodir bo'ladi. Qutbsiz molekulalarga CH4 metan molekulasi misol bo'la oladi. Bu molekulada to'rt karra ionlangan uglerod ioni C4- muntazam piramidaning markazida joylashgan bo'lib, uning uchlarida vodorod ionlari H+ joylashgan. Tashqi maydon qo'llanilganda, uglerod ioni piramida markazidan siljiydi va molekula tashqi maydonga proportsional dipol momentini rivojlantiradi.

Slayd 9

Qattiq kristall dielektriklar holatida deformatsiya qutblanishining bir turi - ion polarizatsiyasi deb ataladigan narsa kuzatiladi, bunda kristall panjarani tashkil etuvchi turli belgilarga ega ionlar, tashqi maydon qo'llanilganda, qarama-qarshi yo'nalishda siljiydi. buning natijasida kristall yuzlarida bog'langan (kompensatsiyalanmagan) zaryadlar paydo bo'ladi. Bunday mexanizmga misol NaCl kristalining qutblanishi bo'lib, unda Na+ va Cl- ionlari bir-birining ichiga joylashtirilgan ikkita pastki panjara hosil qiladi. Tashqi maydon bo'lmaganda, NaCl kristalining har bir birlik hujayrasi elektr neytral bo'lib, dipol momentga ega emas. Tashqi elektr maydonida ikkala pastki panjara ham qarama-qarshi yo'nalishda siljiydi, ya'ni kristall qutblanadi.

Slayd 10

Rasmdan ko'rinib turibdiki, tashqi maydon qutbsiz dielektrik molekulasiga ta'sir qiladi, uning ichidagi qarama-qarshi zaryadlarni turli yo'nalishlarda harakatlantiradi, buning natijasida bu molekula maydon chiziqlari bo'ylab yo'naltirilgan qutbli dielektrik molekulasiga o'xshaydi. Tashqi elektr maydoni ta'sirida qutbsiz molekulalarning deformatsiyasi ularning termal harakatiga bog'liq emas, shuning uchun qutbsiz dielektrikning qutblanishi haroratga bog'liq emas.

Slayd 11

Band nazariyasi asoslari qattiq Band nazariyasi qattiq jismlarning kvant nazariyasining asosiy bo'limlaridan biri bo'lib, kristallardagi elektronlarning harakatini tavsiflaydi va asos bo'ladi. zamonaviy nazariya metallar, yarimo'tkazgichlar va dielektriklar. Qattiq jismdagi elektronlarning energiya spektri erkin elektronlarning energiya spektridan (uzluksiz) yoki alohida ajratilgan atomlarga tegishli elektronlar spektridan (mavjud darajalarning ma'lum bir to'plami bilan diskret) sezilarli darajada farq qiladi - u individual ruxsat etilgan energiya diapazonlaridan iborat. taqiqlangan energiya bantlari bilan ajratilgan. Borning kvant mexanik postulatlariga ko'ra, izolyatsiya qilingan atomda elektronning energiyasi qat'iy diskret qiymatlarni olishi mumkin (elektron ma'lum energiyaga ega va orbitallardan birida joylashgan).

Slayd 12

Kimyoviy bog'lanish bilan birlashtirilgan bir nechta atomlar tizimida elektron energiya darajalari atomlar soniga mutanosib ravishda bo'linadi. Bo'linish o'lchovi atomlarning elektron qobiqlarining o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. Tizimning makroskopik darajaga ko'tarilishi bilan darajalar soni juda katta bo'ladi va qo'shni orbitallarda joylashgan elektronlarning energiyalaridagi farq mos ravishda juda kichik bo'ladi - energiya darajalari ikkita deyarli uzluksiz diskret to'plamga bo'linadi - energiya. zonalari.

Slayd 13

Yarimo'tkazgichlar va dielektriklarda 0 K haroratda barcha energiya holatlarini elektronlar egallagan ruxsat etilgan energiya zonalarining eng yuqori qismi valentlik zonasi, keyingisi o'tkazuvchanlik zonasi deb ataladi. Printsip bo'yicha nisbiy pozitsiya ushbu zonalardan barcha qattiq jismlar uchta katta guruhga bo'linadi: o'tkazgichlar - o'tkazuvchanlik zonasi va valentlik zonasi bir-biriga yopishgan (energetika bo'shlig'i yo'q), o'tkazuvchanlik zonasi deb ataladigan bitta zonani tashkil etadigan materiallar (shunday qilib, elektron ular orasida erkin harakatlanishi mumkin). , ruxsat etilgan har qanday past energiyani olish); dielektriklar - zonalari bir-birining ustiga chiqmaydigan va ular orasidagi masofa 3 eV dan ortiq bo'lgan materiallar (valentlik zonasidan elektronni o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish uchun katta energiya talab qilinadi, shuning uchun dielektriklar amalda oqim o'tkazmaydi); yarimo'tkazgichlar - tasmalar bir-birining ustiga chiqmaydigan va ular orasidagi masofa (tarmoq oralig'i) 0,1-3 eV oralig'ida bo'lgan materiallar (valentlik zonasidan elektronni o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish uchun kamroq energiya talab qilinadi. dielektrik, shuning uchun sof yarimo'tkazgichlar zaif o'tkazuvchan).

Slayd 14

Tarmoq oralig'i (valentlik va o'tkazuvchanlik zonalari orasidagi energiya bo'shlig'i) tarmoqli nazariyasidagi asosiy miqdor bo'lib, materialning optik va elektr xususiyatlarini aniqlaydi. Elektronning valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tishi zaryad tashuvchilarning (manfiy - elektron va musbat - teshik) hosil bo'lish jarayoni, teskari o'tish esa rekombinatsiya jarayoni deb ataladi.

Slayd 15

Yarimo'tkazgichlar tarmoqli oralig'i bir necha elektron volt (eV) darajasida bo'lgan moddalardir. Misol uchun, olmos keng bo'shliqli yarim o'tkazgich sifatida tasniflanishi mumkin va indiy arsenid tor bo'shliqli yarim o'tkazgich sifatida tasniflanishi mumkin. Yarimo'tkazgichlar ko'p narsalarni o'z ichiga oladi kimyoviy elementlar(germaniy, kremniy, selen, tellur, mishyak va boshqalar), juda ko'p miqdordagi qotishmalar va kimyoviy birikmalar (galliy arsenid va boshqalar). Tabiatda eng keng tarqalgan yarimo'tkazgich kremniy bo'lib, yer qobig'ining deyarli 30% ni tashkil qiladi. Yarimo'tkazgich - o'ziga xos o'tkazuvchanligi bo'yicha o'tkazgichlar va dielektriklar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan va o'tkazgichlardan o'ziga xos o'tkazuvchanlikning aralashmalar kontsentratsiyasiga, haroratga va ta'sirga kuchli bog'liqligi bilan ajralib turadigan materialdir. har xil turlari radiatsiya. Yarimo'tkazgichning asosiy xususiyati harorat oshishi bilan elektr o'tkazuvchanligini oshirishdir.

Slayd 16

Yarimo'tkazgichlar o'tkazgichlarning ham, dielektriklarning ham xossalari bilan tavsiflanadi. Yarimo'tkazgich kristallarida elektronlar atomdan ajralib chiqishi uchun taxminan 1-2 10−19 J (taxminan 1 eV) energiya kerak bo'lsa, dielektriklar uchun 7-10 10−19 J (taxminan 5 eV), bu yarimo'tkazgichlar orasidagi asosiy farqni tavsiflaydi. va dielektriklar. Bu energiya ularda harorat oshishi bilan paydo bo'ladi (masalan, xona haroratida atomlarning issiqlik harakatining energiya darajasi 0,4·10−19 J ga teng) va alohida elektronlar yadrodan ajralib chiqish uchun energiya oladi. Ular yadrolarini tark etib, erkin elektronlar va teshiklarni hosil qiladi. Haroratning oshishi bilan erkin elektronlar va teshiklar soni ortadi, shuning uchun aralashmalar bo'lmagan yarimo'tkazgichda elektr qarshiligi pasayadi. An'anaviy ravishda elektronni bog'lash energiyasi 2-3 eV dan kam bo'lgan elementlar yarim o'tkazgichlar hisoblanadi. Elektron teshik o'tkazuvchanlik mexanizmi o'zini mahalliy (ya'ni aralashmalarsiz) yarim o'tkazgichlarda namoyon qiladi. Yarimo'tkazgichlarning ichki elektr o'tkazuvchanligi deyiladi.

Slayd 17

Elektronning valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tish ehtimoli (-Eg/kT) ga proportsionaldir, bu erda Eg - tarmoqli bo'shlig'i. Eg ning katta qiymatida (2-3 eV) bu ehtimollik juda kichik bo'lib chiqadi. Shunday qilib, moddalarning metallar va metall bo'lmaganlarga bo'linishi juda aniq asosga ega. Bundan farqli o'laroq, metall bo'lmaganlarning yarim o'tkazgichlar va dielektriklarga bo'linishi bunday asosga ega emas va faqat shartli.

Slayd 18

Ichki va nopoklik o'tkazuvchanligi Butun kristall qurilgan atomlarning ionlanishi paytida erkin elektronlar va "teshiklar" paydo bo'ladigan yarimo'tkazgichlar ichki o'tkazuvchanlikka ega yarimo'tkazgichlar deb ataladi. Ichki o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan yarimo'tkazgichlarda erkin elektronlarning kontsentratsiyasi "teshiklar" kontsentratsiyasiga teng. Nopoklik o'tkazuvchanligi Yaratish uchun yarimo'tkazgichli qurilmalar Nopoklik o'tkazuvchanligi bo'lgan kristallar ko'pincha ishlatiladi. Bunday kristallar besh valentli yoki uch valentli kimyoviy element atomlari bilan aralashmalar kiritish orqali hosil bo'ladi.

Slayd 19

Elektron yarimo'tkazgichlar (n-tip) "n-tip" atamasi "salbiy" so'zidan kelib chiqqan bo'lib, ko'pchilik tashuvchilarning manfiy zaryadini bildiradi. Besh valentli yarimo'tkazgichning nopokligi (masalan, mishyak) to'rt valentli yarim o'tkazgichga (masalan, kremniy) qo'shiladi. O'zaro ta'sir davomida har bir nopoklik atomi kremniy atomlari bilan kovalent bog'lanishga kiradi. Biroq, to'yingan valentlik bog'larda mishyak atomining beshinchi elektroni uchun joy yo'q va u uzilib, erkin bo'ladi. Bunday holda, zaryadni uzatish teshik emas, balki elektron tomonidan amalga oshiriladi, ya'ni bu turdagi yarimo'tkazgichlar elektr tokini metallar kabi o'tkazadi. Yarimo'tkazgichlarga qo'shilib, ularning n-tipli yarim o'tkazgichga aylanishiga olib keladigan aralashmalar donor aralashmalar deb ataladi.

Slayd 20

Teshik yarimo'tkazgichlari (p-tipi) "p-tipi" atamasi "ijobiy" so'zidan kelib chiqqan bo'lib, ko'pchilik tashuvchilarning ijobiy zaryadini bildiradi. Ushbu turdagi yarimo'tkazgichlar, nopoklik bazasiga qo'shimcha ravishda, o'tkazuvchanlikning teshik tabiati bilan tavsiflanadi. Tetravalent yarimo'tkazgichga (masalan, kremniy) uch valentli elementning oz miqdori (masalan, indiy) atomlari qo'shiladi. Har bir nopoklik atomi uchta qo'shni kremniy atomlari bilan kovalent aloqa o'rnatadi. To'rtinchi kremniy atomi bilan bog'lanish uchun indiy atomida valent elektron yo'q, shuning uchun u qo'shni kremniy atomlari orasidagi kovalent bog'lanishdan valentlik elektronini oladi va manfiy zaryadlangan ionga aylanadi, natijada teshik hosil bo'ladi. Bu holda qo'shiladigan aralashmalar qabul qiluvchi aralashmalar deb ataladi.

Slayd 21

Slayd 22

Jismoniy xususiyatlar yarimo'tkazgichlar metallar va dielektriklarga nisbatan eng ko'p o'rganilgan. Bunga ko'p jihatdan u yoki bu moddada kuzatilmaydigan juda ko'p ta'sirlar yordam beradi, birinchi navbatda yarim o'tkazgichlarning tarmoqli tuzilishining tuzilishi va juda tor tarmoqli bo'shlig'ining mavjudligi bilan bog'liq. Yarimo'tkazgichli birikmalar bir necha turlarga bo'linadi: oddiy yarim o'tkazgich materiallar - haqiqiy kimyoviy elementlar: bor B, uglerod C, germaniy Ge, kremniy Si, selen Se, oltingugurt S, surma Sb, tellur Te va yod I. Mustaqil foydalanish Germaniy, kremniy va selen keng tarqalgan. Qolganlari ko'pincha qo'shimcha moddalar sifatida yoki murakkab yarimo'tkazgichli materiallarning tarkibiy qismlari sifatida ishlatiladi. Murakkab yarimo'tkazgichli materiallar guruhiga kiradi kimyoviy birikmalar, yarimo'tkazgich xususiyatlariga ega va ikki, uch yoki undan ortiq kimyoviy elementlarni o'z ichiga oladi. Albatta, yarimo'tkazgichlarni o'rganish uchun asosiy rag'bat yarimo'tkazgichli qurilmalar va integral mikrosxemalar ishlab chiqarishdir.

Slayd 23

E'tiboringiz uchun rahmat!

Barcha slaydlarni ko'rish

Elektr maydoni nima?
Elektrostatik maydonning asosiy xususiyatlarini ayting.
Elektr maydonini nima hosil qiladi?
Elektr maydon kuchi nima deb ataladi?
Qanday elektr maydoni bir xil deb ataladi?
Yagona elektr maydonini qanday olish mumkin?
Yagona elektr maydonining kuch chiziqlari qanday yo'naltirilgan?
Nuqtaviy zaryad tomonidan yaratilgan elektr maydon kuchini qanday hisoblash mumkin?