katkestab. Laengute tõttu tekib p- ja n-kihi vahele potentsiaal, mille suurus sõltub ainest (germaaniumi korral ligikaudu 0,3 volti; räni puhul pisut üle 0,6 voldi). Vastupingestatud p-n siire Kui ühendada p-n-siire pingeallikaga selliselt, et pingeallika plussklemm oleks ühendatud n-osaga ja miinusklemm p-osaga, siis on vooluallika poolt tekitatud elektriväli samasuunaline p-n-siirde elektriväljaga. Elektriväljade liitumise tõttu suureneb summaarne potentsiaalibarjäär veelgi. Samal ajal leiab aset ka enamuslaengukandjate liikumine (pingeallika elektrivälja mõjul) pingeallika klemmide poole ja ruumilaengu tihedus suureneb veelgi. Kuna elektriväli on nüüd siirdes eelnevaga võrreldes veelgi tugevam, siis ei saa enamuslaengukandjad siiret üldse läbida. Seda olukorda võib kujutada ka nii, nagu muutuks tõkkekiht paksemaks. Selliselt pingestatud siirde olukorda nimetatakse vastupingereziimiks. p-n-
· Osakest iseloomustavate parameetrite paare (koordinaat ja impulss) ei saa samaaegselt määrata. · Kui ühe parameetri määramise täpsust suurendada, siis väheneb teise täpsus. · Täpsuspiirang tuleneb osakeste lainelistest omadustest. · Täpsuspiirangu formuleeris saksa füüsik Werner Heisenberg, kelle järgi tuntakse seda ka Heisenbergi määramatuse printsiibi nime all. · Loe ka õpik lk 27 28. 22.11.12 25 Potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk. · Osakeste vastasmõju tekkimiseks peavad nad liikuma üksteisele piisavalt lähedale. · Seda takistavad osakeste vahelised Potentsiaalibarjäär tõukejõud. · Analoogiat võib leida mehaanikas keha liikumisel tõusul. Potentsiaalisein · Kui keha kineetilisest energiast ei piisa, et ületada tõusu, siis veereb see mäest alla tagasi.
107 23.6 Kuidas sõltub takistus voolu väärtusest? Takistus sõltub voolu väärtusest ligikaudu eksponentsiaalselt. Mitu korda erineb takistus pärilülituse korral takistusest vastulülituse korral? Miks? Erinevus on umbes miljon korda. Põhjuseks on pn-siirde eripära vastupingestamisel voolu mitte läbi lasta. Siirdele vastupinge rakendamisel liitub väline elektriväli siirde oma väljaga samasuunaliselt. Selle tulemusena muutub potentsiaalibarjäär sedavõrd kõrgeks, et enamuslaengukandjate difusioon lakkab. Vähemuslaengukandjad läbivad siirde küll takistamatult, kuid neid tekib toatemperatuuril vähe ja vastuvool jääb nõrgaks. Miks on dioodil pärilang ja kui suur see on teie dioodil? Dioodi pärilang on põhjustatud dioodi triivvoolust, mis mõjub difusioonvoolule vastupidiselt ja mille tasakaalustamiseks lähebki osa pinget. Antud dioodi puhul on pingelang 0,4 V.
elektronide kvantarvud on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni. Elementide keemilised/füüsikalised omadused sõltuvad elektronide arvust väliskihil. Elektronkatte kihte tähistatakse s,p,d,f ja g. Elektronmikroskoobis kasutatakse valgusvihkude asemel elektronkimpu ehk kiirete elektronide voogu. Pilt tehakse nähtavaks luminestseerival ekraanil või jäädvustatakse fotoplaadile. See on parem kui tavaline valgusmikroskoop, sest see suurendab objekte sadu kordi rohkem. Potentsiaalibarjäär: ruumipiirkond, milles osakese potentsiaalne energia on suurem kui tema koguenergia, mikromaailmas on need nt elektriväljad. Potentsiaaliauk: potentsiaalibarjääriga ümbritsetud ruumipiirkond, milles osakese potentsiaalne energia on väiksem kui tema koguenergia nt kaev, kus ergastatud lained peegelduvad kaevu seintelt ja moodustavad veepinnal seisvaid laineid. Tunnelbarjäärmikroskoop teeb nähtavaks üksikaatomeid ning saadakse jälgida nende paiknemist aine pinnal. Alfalagunemine:
mööta suvalise täpsusega. Ühe minimaalne mööteviga on pöördvördeline teise suuruse mööteveaga. 4. Täpsuspiirang aja- ja energiavahemike jaoks. Kui osake püsib mingil energiatasemel vaid ajavahemiku t, ei ole selle taseme energia E määratav täpsemalt, kui ,, paikneb kusagile energialöigu E =h/t piires. 5. Millal saab elektroni asukohta määrata temalt hajunud valgust registreerides? 6. Mis on potentsiaalibarjäär? Potensiaalibarjäär on kindlal viisil paigutunud energiaväli, mille ületamiseks läheb vaja osakesel rohkem energiat kui tal tavaliselt on 7. Mis on potentsiaaliauk? Potensiaaliauk on see kui osake on ümbritsetud mitmest küljest potensiaalibarjääriga. 8. Millal kuulike ületab potentsiaalibarjääri? Kuulike ületab potensiaalibarjääri sel juhul kui ta pääseb barjääri seinte vahelt välja. 9. Kas mikroosakeste jaoks mängib rolli gravitatsioonienergia? Ei 10
Transistori kasutamisel võimenduselemendina pingestatakse üks siire päri- ja teine vastassuunas. Esimest nimetatakse emittersiirdeks, teist aga kollektorsiirdeks. Keskmist pooljuhtkihti nimetatakse baasiks. Emitterväljastusega ühendatakse toiteallikas UE (pingega ca. 1 V) ja sisendsignaaliallikas Usis. Kollektorväljastusega ühendatakse toiteallikas UK (pingega mõnikümmend volti) ja koormustakisti Rk. Siirde päripingestamisel potentsiaalibarjäär väheneb ja elektronid injekteeruvad baasi. Samaaegselt liiguvad baasipiirkonnast sealsed enamuslaengukandjad (augud) läbi siirde emitterisse. Need mõlemad komponendid moodustavad emitterivoolu IE (aukude osa voolu moodustumises on suhteliselt väike). Kokkuleppeline emitterivoolu suund on vastupidine elektronide liikumise suunale. Baasis muutuvad elektronid vähemuslaengukandjateks liikudes edasi põhiliselt difusiooni teel vasaku siirde poole
17. Millisel kahel viisil võiks lainet iseoloomustada? - Ruumiliselt ja ajaliselt. 18. Selgita määramatuse printsiipi ehk täpsuspiirangut. Kirjuta neid iseloomustavaid seoseid ja selgita seoste sisu. - On osakest iseloomustavate suuruste paar,milles kumbagi suurust ei saa mõõta suvalise täpsusega. Suurendade ühe määramise täpsust, kaotame alati teise täpsuses. 19. Mida nim. Potentsiaalibarjääriks ja mida potentsiaaliauguks? - Potentsiaalibarjäär- pinnavolt, mis takistab kuulikesel veereda üle barjääri. Potentsiaaliauk- kahe barjääri vahel olev auk, mis ei lase kuulil august välja minna. 20. Miks suletud ruumis saab mikroosake omandad vaid kindlaid kiiruse väärtusi? - Piiratud ruumiossa sulustatud osakese leiulained muunduvad seisulainetes. Seisulaine on täisarv, ehk osakese kiirus on kvanditud. 21. Kuidas nimetatakse aatomis tiirlevaid elektronide leiulaineid? - orbitaallained 22
Suhteline õhuniiskus näitab protsentuaalselt, kui palju on veeauru õhus võrrelduna küllastunud olekuga. S=hetkeline/küllastunud ehk absoluutne korda 100% 10. Mis on (eba) täpsuspiirang? Mikromaailmas esinevad ebatäpsuspiirangud st. mikromaailmas on osakest iseloomustavate suuruste paare, mille kumbagi suurust ei saa korra määrata suvalise täpsusega. Suurendades ühe määramise täpsust, väheneb teise määramise täpsus. Nt. energia ja aeg, impulss ja koordinaat. 11. Mis on ja potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk ja kus esinevad aatomis? Potentsiaalibarjäär on tõke, mille ületamiseks puudub kehal piisav energia. Potentsiaaliauk on olukord, kus keha on mitmest küljest piiratud potentsiaalibarjääridega. Potentsiaalibarjääriks on aatomis elektriväljad, elektron on potentsiaaliaugus, kui ta tiirleb täpselt orbiidil. 12. Iseloomusta kvantarve 1) Peakvandist sõltub elektroni kaugus tuumast. n 2) Kõrval- ehk orbitaalkvandist sõltub elektroni orbiidi kuju. l
Suhteline õhuniiskus näitab protsentuaalselt, kui palju on veeauru õhus võrrelduna küllastunud olekuga. S=hetkeline/küllastunud ehk absoluutne korda 100% 10. Mis on (eba) täpsuspiirang? Mikromaailmas esinevad ebatäpsuspiirangud st. mikromaailmas on osakest iseloomustavate suuruste paare, mille kumbagi suurust ei saa korra määrata suvalise täpsusega. Suurendades ühe määramise täpsust, väheneb teise määramise täpsus. Nt. energia ja aeg, impulss ja koordinaat. 11. Mis on ja potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk ja kus esinevad aatomis? Potentsiaalibarjäär on tõke, mille ületamiseks puudub kehal piisav energia. Potentsiaaliauk on olukord, kus keha on mitmest küljest piiratud potentsiaalibarjääridega. Potentsiaalibarjääriks on aatomis elektriväljad, elektron on potentsiaaliaugus, kui ta tiirleb täpselt orbiidil. 12. Iseloomusta kvantarve 1) Peakvantarv määrab elektroni kauguse tuumast ehk energiataseme. n
korpuskulaarseid ja lainelisi aspekte. 16. Millest tuleneb mikromaailma täpsuspiirang? Milles see seisneb? Mikromaailma täpsuspiirang seisneb osakesi iseloomustavate suuruste paarides. Paljudel juhtudel ei saa paarides kumbagi suvalise täpsusega määrata. Niisiis kui suurendada üht määramise täpsust, siis kaotame alati teise täpsuses. Seda piirangut ei ole võimalik kõrvaldada, see oleneb otseselt osakeste laineloomusest. 17. Mis on potentsiaalibarjäär? Mis on potentsiaaliauk? Potentsiaalibarjäär on mingile kehale ettetulenev piirang, mille puhul kas kiirus väheneb või üldse negatiivseks muutub, näiteks mägi kärule. Potentsiaaliauk omakorda on kahe tõkke või barjääri vaheline ava, kuhu keha peatuma jääb, näiteks nõgu veele. 18. Mis võivad tekitada potentsiaalibarjääre mikromaailmas? Mikromaailma potentsiaalibarjäärideks võivad olla elektriväljad, kui nende tugevus
Analoogiline võrrand on klassikalises mehaanikas Newtoni II seadus. F=m*a. Kui makrokeha asukoht, talle mõjuvad jõud ja kiirus on teada, siis saab NII seaduse abil määrata tema liikumisoleku. Scrödinger tugines üldisele lainevõrrandile (lainelist liikumist kirjeldav võrrand). Tulemuseks saadud võrrand on diferentsiaalvõrrand (sisaldab tuletisi). Sellise võrrandi lahendid on funktsioonid lainefunktsioonid, mis kirjeldavad osakeste paiknemise tõenäosuslaineid. Potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk Kui veerev kuulike kohtab oma teel kerget tõusu (pinnavolti), hakkab tema kiirus tõusul vähenema. Seejuures muutub tema kineetiline energia potentsiaalseks. Kui kuulikese algne kineetiline energia on suurem, kui voldi kõrgusega määratud potentsiaalne energia, siis veereb kuulike sellest üle
Vajadusel viiakse mõõtmistesse sisse vajalikud parandid. Mikromaailmas ei saa isegi elektroni ja footoni vastasmõju arvestamata jätta. Nii peaks elektroni leidmiseks temalt hajuma vähemalt 1 footon, mis aga muudaks ka elektroni liikumise iseloomu. Kehtib nn. Nõiaring: mida täpsemalt tahame elektroni lokaliseerida, seda lühemalainelisem (suurema sagedusega) peab olema valgus. Seda enam aga elektroni häiritakse! Nii tekibki paradoks. Potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk Kui veerev kuulike kohtab oma teel kerget tõusu (pinnavolti), hakkab tema kiirus tõusul vähenema. Seejuures muutub tema kineetiline energia potentsiaalseks. Kui kuulikese algne kineetiline energia on suurem, kui voldi kõrgusega määratud potentsiaalne energia, siis veereb kuulike sellest üle
Olukorda võime vaadelda ka sellisena, nagu tekiks erinevate osade vahel isoleeriv tõkkekiht, sest piirikihis on ruumilaengu tihedus null, s.t. puuduvad voolu tekkimiseks vajalikud laengukandjad. Kui ühendada p-n-siire pingeallikaga selliselt, et pingeallika plussklemm oleks ühendatud n-osaga ja miinusklemm p-osaga, siis on vooluallika poolt tekitatud elektriväli samasuunaline p-n-siirde elektriväljaga (vt. joonis 4.6). Elektriväljade liitu- mise tõttu suureneb summaarne potentsiaalibarjäär veelgi. Samal ajal leiab aset ka enamuslaengukandjate liikumine (pingeallika elektrivälja mõjul) pingeallika klemmide poole ja ruumilaengu tihedus suureneb veelgi. Kuna elektriväli on nüüd siirdes eelnevaga võrreldes veelgi tugevam, siis ei saa enamuslaengukandjad siiret üldse läbida. Reverse-Biased Junction JOONIS 4.6.
5 Olukorda võime vaadelda ka sellisena, nagu tekiks erinevate osade vahel isoleeriv tõkkekiht, sest piirikihis on ruumilaengu tihedus null, s.t. puuduvad voolu tekkimiseks vajalikud laengukandjad. Kui ühendada P-N-siire pingeallikaga selliselt, et pingeallika plussklemm oleks ühendatud N-osaga ja miinusklemm P-osaga, siis on vooluallika poolt tekitatud elektriväli samasuunaline P-N-siirde elektriväljaga (vt. joonis 1.6). Elektriväljade liitu- mise tõttu suureneb summaarne potentsiaalibarjäär veelgi. Samal ajal leiab aset ka enamuslaengukandjate liikumine (pingeallika elektrivälja mõjul) pingeallika klemmide poole ja ruumilaengu tihedus suureneb veelgi. Kuna elektriväli on nüüd siirdes eelnevaga võrreldes veelgi tugevam, siis ei saa enamuslaengukandjad siiret läbida. . Selliselt pingestatud siirde olukorda nimetatakse vastupingereziimiks. P-N-siiret läbib vastupinge olukorras siiski ka väga nõrk vool, mida nimetatakse vastuvooluks Vastuvoolu
5 Olukorda võime vaadelda ka sellisena, nagu tekiks erinevate osade vahel isoleeriv tõkkekiht, sest piirikihis on ruumilaengu tihedus null, s.t. puuduvad voolu tekkimiseks vajalikud laengukandjad. Kui ühendada P-N-siire pingeallikaga selliselt, et pingeallika plussklemm oleks ühendatud N-osaga ja miinusklemm P-osaga, siis on vooluallika poolt tekitatud elektriväli samasuunaline P-N-siirde elektriväljaga (vt. joonis 1.6). Elektriväljade liitumise tõttu suureneb summaarne potentsiaalibarjäär veelgi. Samal ajal leiab aset ka enamuslaengukandjate liikumine (pingeallika elektrivälja mõjul) pingeallika klemmide poole ja ruumilaengu tihedus suureneb veelgi. Kuna elektriväli on nüüd siirdes eelnevaga võrreldes veelgi tugevam, siis ei saa enamuslaengukandjad siiret läbida. . Selliselt pingestatud siirde olukorda nimetatakse vastupingereziimiks. P-N-siiret läbib vastupinge olukorras siiski ka väga nõrk vool, mida nimetatakse vastuvooluks Vastuvoolu põhjustajaks on
soojenemine, mis lõpuks võib viia siirde hävinemiseni (räni puhul 150°...200° juures). Joonis 3.3. Päripingestatud pn-siire [2]. Pikkov lk 25 Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 7 3.2.3. Vastupingestatud pn-siire Siirdele vastupinge rakendamisel (pluss n-pooljuhil, miinus p-pooljuhil) liitub väline elektriväli siirde enda sisemise väljaga samasuunaliselt. Selle tulemusena muutub potentsiaalibarjäär niivõrd kõrgeks, et enamuslaengukandjate difusioon lakkab. Temperatuuri toimel tekkivad vähemuslaengukandjad läbivad siirde küll takistamatult, kuid neid tekib toatemperatuuril vähe ja vastuvool läbi siirde (lekkevool) jääb väga nõrgaks (räni puhul 10...100 nA suurusjärgus). Pikkov lk 26 Siirde pärivool Ia sõltub siirdele
Barjääri alas (seal, kus osakese energia E on väiksem barjääri ületamiseks vajalikust potentsiaalsest energiast U), on suurus {2m (E U) / 2} negatiivne ja võrrand kirjeldab osakese leiulaine amplituudi kahanemist neeldumisteguriga = {2m (U E)}1/2/ seaduse A = A0 e- x järgi (analoogiliselt valguse neeldumisseadusega, x - kaugus barjääri servast). Tunnelefektiks nimetatakse mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist. Potentsiaalibarjäär on makro- keha jaoks läbimatu sein, milles toimub osakese leiulaine amplituudi A eksponentsiaalne kahanemine. Kui sein on piisavalt õhuke, siis võib laine amplituud seinas mitte langeda nullini. See aga tähendab, et laine läheb mingi tõenäosusega seinast läbi. Elektronmikroskoop on seade esemest kujutise saamiseks elektronilainete abil, mille lainepikkust saab kiirendava pinge U tõstmise teel vähendada, sest = h /(2meU)1/2.
kiirenduspinge U tõstmise teel vähendada, sest = h /(2meU)1/2. Relativistlikult = hc /(E Er)1/2. Rastermikroskoobis teravustatakse elektronkiir objekti pinnale mikrotäpiks ja seda täppi nihutatakse rida- realt üle uuritava pinna. Sellist protseduuri nimetatakse skaneerimiseks. Kujutise saamine toimub seega mitte objekti osadest samaaegselt vaid järgemööda. Tunnelefektiks nimetatakse mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist. Potentsiaalibarjäär on makro- keha jaoks läbimatu sein, milles toimub osakese leiulaine amplituudi A eksponentsiaalne kahanemine. Kui sein on piisavalt õhuke, siis võib laine amplituud seinas mitte langeda nullini. See aga tähendab, et laine läheb mingi tõenäosusega seinast läbi. Tunnelmikroskoobis skaneeritakse objekti selle pinna ligidal hoitava ülipeene teravikuga. Elektronid lähevad tunnelefekti vahendusel pinnalt teravikule. Seda üleminekut registreeritakse kui elektrivoolu
kiirenduspinge U tõstmise teel vähendada, sest = h /(2meU)1/2. Relativistlikult = hc /(E Er)1/2. Rastermikroskoobis teravustatakse elektronkiir objekti pinnale mikrotäpiks ja seda täppi nihutatakse rida- realt üle uuritava pinna. Sellist protseduuri nimetatakse skaneerimiseks. Kujutise saamine toimub seega mitte objekti osadest samaaegselt vaid järgemööda. Tunnelefektiks nimetatakse mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist. Potentsiaalibarjäär on makro- keha jaoks läbimatu sein, milles toimub osakese leiulaine amplituudi A eksponentsiaalne kahanemine. Kui sein on piisavalt õhuke, siis võib laine amplituud seinas mitte langeda nullini. See aga tähendab, et laine läheb mingi tõenäosusega seinast läbi. Tunnelmikroskoobis skaneeritakse objekti selle pinna ligidal hoitava ülipeene teravikuga. Elektronid lähevad tunnelefekti vahendusel pinnalt teravikule. Seda üleminekut registreeritakse kui elektrivoolu
annaabi.ee 
