1. Ioonside - Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis neid koos hoiab. Näiteks NaCl-s Na on ära andnud oma välise elektroni Cl-le. Kovalentne ehk homeopolaarne side - Kummaltki ühinevalt aatomilt ühistatakse üks elektron vastasspinnidega elektronpaaridest. Näiteks H2 moodustamisel ühistatakse kummagi aatomi 2 elektroni. 2. Metalli aatomis on kõrgeimal hõivatud energiatasemel ainult üks elektron. Tõrjutusprintsiip lubab tsooni igale alatasemele asuda kahel vastassuunaliste spinnidega elektronil, seetõttu jääb kõrgeim hõivatud tsoon pooleni täidetuks. Selle tsooni elektronid moodustavad liikumisvõimelise elektrongaasi. 3. Kristallis olevate aatomite elektronkatete väliselektronide tasemed paisutab aaatomite elektriline vastastikõju laiadeks energiatsoonideks. Kehtima jääb energia miinimumprintsiip koos Pauli tõrjutusprintsiibiga. 4
Aatomikooslused. Laserid. (Käämbre) 1. Kirjelda erinevaid sidemete tüüpe aatomite vahel. Too näiteid. Ioonside on molekul, mis koosneb positiivsest ja negatiivsest ioonist ning neid hoiab koos elektriline tõmbejõud. Nt: NaCl korral läheb naatriumi elektron kloori väliskihti ja tekivad ioonid Na+ ja Cl-. Kovalentne side tekib siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed. Nt: H2 molekul tekib siis kui elektronide spinnid on vastassuunalised. 2. Iseloomusta metalli siseehitust. Metallide välimises elektronkihis on tavaliselt 1-2 elektroni. Metallide aatomid paiknevad ruumis korrapäraselt. 3. Miks ja millest tekivad juhtides energiatsoonid? Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumivõrena. Naaberaatomite välised
1.Tahke keha füüsika Aatomeid seob molekulideks ja kristallideks keemiline side, mille põhiliigid on ioon- ja kovalentsside. Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel. Kovalentsside tekib elektronpaaride ühistamisel. Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutanud korrapärasesse ruumvõresse. Tahke keha omadusi saab uurida, kui on teada Fermi nivoo asukohta. 1.1 Ioonilisesideme teke Iooniline side- üks aatom võtab teiselt elektroni ära, iooniline side moodustab kristalli, kuna struktuur võib jätkuda lõpmatuseni. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seostab ioonilise sideme. Kloor tõmbab naatriumi elektroni, et ma pilve aatom oleks ühtlasem ja energia väiksem. 1.1.1 Kristallid Aatomid/ioonid on paigutatud kindlas korras, moodustades ruumvõre . Võre konstandi saab määrata lainepikkuse kaudu. Kristallides on aatomid paigutatud väga tihedalt
2.mille poolest erinevad metalli pooljuhi ja dielektriku energiatsoon? Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asendunud. Dielektrikus on, aga kõrgeim hõivatud energiatsoon-valentsitsoon elektronidega täidetud.metallides saavad elektronid tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda.dielektrikus liikumisvabadus puudub,elektrivool ei pääse läbi///valentsitsooni täituvuse ja keelutsooni laiuse poolest. 3.selgita mõisted: keelutsoon, valentsitsoon, juhtivustsoon. Keelutsoon-vahemikku, kus elektronide laineomaduste tõttu ei saa nad omandada energiaid, mis jäävad pilusse deltaE täidetud ja tühja tsooni vahel. Valentsitsoon-hõivatud tsooni täitumine kristallaatomite väliskatte elektronidega e.valentselektronidega. Juhtivustsoon- keelutsooni kõrgem tsoon. Et pooljuhi keelutsoon on suhteliselt kitsas, saab mõningane osa valentsitsooni elektronidest kristallvõre soojusvõnkumisest küllalt enrgait, et hüpata
kristalliks? Elektronkatte sisekihtide elektronide energiatasemed jäävad kristallis peaaegu muutumatuks, kuid väliselektronide tasemed paisutab aatomite elektriline vastastikmõju laiadeks, mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks. Kui kristallis on ühinenud N aatomit, hargneb iga tase tsoonis N alatasemeks. Kehtima jääb Pauli tõrjusetusprintsiib. 4. Kuidas liigitatakse tahkised nende elektrijuhtivuhtivuse järgi? metall(juht), pooljuht, dielektrik 5. Mispoolest erinevad metalli, pooljuhi ja dielektriku energiatsoonid? Metallid ja pooljuhid neelavad valgust, dielektrikud on läbipaistvad. Dielektrikutes ja pooljuhtides on kõrgeim hõivatud tsoon. Metallides on kõrgeima hõivatud taseme tsoon vaid osaliselt täidetud. Pooljuhtide keelutsoon on dielektrikute omast kitsam. 6. Selgita mõisted: *keelutsoon-elektronide laineomaduste tõttu ei saa omandada energiaid, mis jäävad täidetud ja tühja tsooni vahele.
Aatomikooslused Molekulid ja kristallid Klass: 12 Kuupäev: 9. aprill Tallinn 2009 Tõrjutusprintsiip Eri elemente eristab laenguarv Z:Z prootonit tuumas ja sama arv elektrone selle ümber elektronkattes parvlemas. Enamikus tuumades on olemas ka mingi kindel arv neutraalseid tuumaosakesi, neutroneid, kuid nendest ei sõltu, mis elemendile aatom kuulub ja aatomi omadusi mõjutavad nad nõrgalt. Positiivne tuum tõmbab neid kõiki endale võimalikult lähemale. Elektroni leiulaine on tema "koht" aatomis. Tuumale lähimale, põhiseisundile vastava leiulaine peakvantarv n = 1, edasi kihistuvad ergastatud kvantseisundid, mille n = 2, 3 jne. Elementide spektrite ning füüsikaliste ja keemiliste omaduste uurimine näitab, et laias laastus on selline alglähend mõistlik. Tuuma tõmbele
Seotud seisund kovalentne side - saab tekkida ainult siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed (radiaalosa on sümmeetriline).Kovalentne side on spetsiifilise kvantmehaanilise päritoluga ja sellel klassikalist analoogi ei ole. (Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii,et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelises alas ). 2. Kristallvõre: Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse (perioodiliselt korduvate ühikrakkudega) ruumvõresse. Kristallides (tahkistes) muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile.Kristallvõre on igal juhul füüsikaline mudel idealiseering. 3
Lk 60 METALLI energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa. DIELEKTRIKU energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on elektronidega täielikult täidetud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, kuna vabad astmed puuduvad. POOLJUHI energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on elektronidega täielikult hõivatud, kuid keelutsoon on kitsam kui dielektrikutel. 6. Selgita mõisteid keelutsoon, valentsitsoon ja juhtivustsoon. Lk 60 KEELUTSOON energiatsoon, mille vastav energivahemik on elektronidele laineomaduste tõttu keelatud VALENTSTSOON viimane elektronidega täielikult täidetud lubatud tsoon JUHTIVUSTSOON valentstsoonile järgnev elektronidega täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon 7. Milliseid kahte juhtivustüüpi eristatakse pooljuhtides? Lk 61
avastamist 1911.a. Tuuma avastamine põhineb Rutherfordi katsel, mille käigus kiiritati õhukest kullalehte -osakestega. Katse käigus avastati, et osad -osakesed põrkusid plaadilt tagasi. Põrkumine oleks mõeldamatu, kui aatomi positiivne laeng jaguneks ühtlaselt üle terve ruumi. Aatomi ehitus ja kvantfüüsika1 Ainuke seletus on, et positiivne laeng on koondunud elektronidest tuhandeid kordi massiivsemasse kompaktsesse tuuma Planetaarmudeli järgi kujutab aatom endast ~1023 korda vähendatud Päikesesüsteemi laadset moodustist. Seejuures on keskseks kehaks tuum, mille ümber tiirlevad elektronid. Kaudsetest eksperimentidest on teada saadud aatomi mõõtme suurusjärk ~10-8cm Tuuma mõõtme suurusjärk on aga veelgi väiksem ~10-13 cm. Elektroni vaadeldakse punktmassina. Tuumade koostisse kuuluvad positiivse laenguga prootonid ja laenguta neutronitest. Ainukesena on lihtsaima elemendi vesiniku aatomi tuumas ainult 1 prooton
Tahkiste struktuur 1. Keemiline side seob aatomeid molekulideks ja kristallideks. Selle liigid on kovalentne ja iooniline side. 2. Sidemete tekkimine: Iooniline side tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel. Kovalentne side tekib ühtlustunud elektronpaaride vahendusel. 3. Kristallvõre Kristallis on aatomid või ioonid paigutunud korrapäraselt ruumvõresse. Võredefekt kristallvõres esinev defekt (mida mööda kristall murdub): üksikud aatomid/ioonid paiknevad vales kohas mõned võresõlmed on tühjad ehk vakantsed kristallidesse on lisatud teisi keemilisi elemente 4. Energiatsoonid: Lubatud tsoonid kristallis vastavatele valentselektronidele lubatud energiatasemed Keelutsoonid eraldavad lubatud tsoone üksteisest
Molekulid ja kristallid tekivad aatomite ühinemisel ühe aatomi elektron siirdub teisele,ioonide vahel tekib tõmme s.a ioonside Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid,milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse ruumvõresse.Kristallides on aatomid/ioonid paigutatud kindla korra järgi(ruumvõre).Ruumvõres tuleb esile defekte,mida põhjustavad *lisandid,*irdunud aatomid või ioonid,*tühjad võresõlmed.Defektid mõjutavad elektrilisi,optilisi jm füüsikalisi keemilisi omadusi. Aatomeid seob molekulideks ja kristallideks keemiline side,mille põhiliigid on ioon-ja kovalentside. Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel,kovalentside-elektronpaaride ühistamisel Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii,et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelises alas.Sellist sidet nimet. kovalentseks e. homeopolaarseks.
Füüsika Kontrolltöö 2 1. Mida näitab Schrödingeri võrrand? 2. Mikromaailma täpsus piirangud. 3. Millal elektron satub potentsiaali barjääriga kokku? 4. Nimeta kvantarvud ja mis nad endast kujutavad. 5. Mida kujutab endast spinn? 6. Selgita tõrjutus printsiipi? 7. Mis on ioonside keemiline side ja energiatsoon? 8. Selgita, miks metallid on head elektri juhid energia tsoonide kaudu? 9. Mis on keelutsoon? 10. Mis on dielektrik? 11. Selgita doonor ha aktseptor lisandit. + lünkteksti teine pool!!! 1. Võimaldab leida elektroni asukoha ruumis igal ajahetkel. 2. Mida täpsem on üks näitaja/suurus, seda ebatäpsemaks muutub teine näitaja/suurus. (Kui osake püsib mingil energiatasemel vaid ajavahemiku delta t, ei ole selle taseme energia E määratav täpsemalt kui ,,paikneb kusagil energialõigul delta E0h/delta t piires".) 3
koosnev tahke homogeenne ja regulaarselt korduva ühikrakuga struktuur. Kristallide korrapärase siseehituse välispidiseks väljenduseks on siledate ja kindlate seaduspärasuste alusel moodustunud tahkudega kristallvormid. Kõik kristallid jagatakse kuue süngoonia vahel, mis omakorda koosnevad kolmekümne kahest punktigrupist. Keelutsoon-Vabad elektronid võivad asuda ainult valentsitsoonis või juhtivustsoonis. Tsoonidevahelised alad on aga "keelatud" tsoonid, kus elektronid statsionaarselt olla ei saa. Seetõttu nimetatakse neid energiavahemikke ka keelutsoonideks. Keelutsoon on energiatsoon, millele vastav energiavahemik on elektronidele laineomaduste tõttu keelatud. Lubatud tsoon- on kristallis valentselektronide energiatasemete jagunemisel tekkinud alatasemete kogum, millele vastavad energiad on elektronidele lubatud. Valentstsoon - on viimane
· Millal avastati elektron? Iseloomusta elektroni. Elektron avastati 1897 aastal Thomson'i poolt. Elektron on väga väike, negatiivse elementaarlaenguga fundamentaalosake. · Iseloomusta aatomi tuuma. 1911.aastal avastas Rutherford aatomi tuuma. Aatomi tuum on positiivse laenguga ja mõõtmetelt väga väike. Enamus aatomi massist on kogunenud aatomi tuuma. · Mis on elementaarlaeng? Millistel osakestel, millise laenguga esineb? Elementaarlaeng on väiksem iseseisvalt eksisteeriv laeng 1,6x10-19 C Esineb prootonitel (positiivne) ja elektronidel (negatiivne)
12. klassi kordamisküsimused. 1.osa ,,Aatom, molekul, kristall" 1. Millega tegeleb mikrofüüsika? Millega tegeleb makrofüüsika Mikrofüüsika tegeleb mikromaailmas olevate seaduste ja seaduspärasustega (prootonid, elektronid). Makrofüüsika tegeleb makromaailma füüsikaga (aistingud ja tajud). 2. Kirjelda aatomi ehitust. Mis on elementaarlaeng? Aatom koosneb positiivse laenguga tuumast ja seda ümbritsevatest negatiivse elektrilaenguga elektronidest. Elementaarlaeng on prootoni ja elektroni täpselt võrdne laeng, 1,6 * 10^-19 3. Mis on joonspekter? Joonspekter ehk aatomi spekter on kindla lainepikkusga valguskiir. 4. Kirjelda lühidalt kuidas aatom energiat omandab/loovutab. Aatom omandab ja loovutab energiat kindlate kvantumite kaupa, sest kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid. 5
katsel, mille käigus kiiritati õhukest kullalehte -osakestega. Katse käigus avastati, et osad -osakesed põrkusid plaadilt tagasi. Põrkumine oleks mõeldamatu, kui aatomi positiivne laeng jaguneks ühtlaselt üle terve ruumi. 22.11.12 4 Aatomi koostisosad. Prooton ja neutron on ligikaudu võrdse massiga, mis on 2000 korda suurem elektroni massist. NIMETUS MASS(kg) LAENG(C) Elektron 9,1*10-31 -1,6*10-19 Prooton 1,6726231*10-27 +1,6*10-19 Neutron 1,674928*10-27 0 Tavaolekus on aatom elektriliselt neutraalne. Seega peab prootonite arv tuumas ja teda ümbritsevate elektronide arv võrdne olema. Seda arvu nimetatakse laenguarvuks Z, mis on tähtsaim aatomit iseloomustav suurus. Vahemaad aatomi osakeste vahel on ülisuured, aatom sisaldab palju tühja ruumi. 22.11.12 5
1. teema aatomifüüsika, aatomimudelid Aatomifüüsika käsitleb keemiliste elementide algosakestes - aatomites toimuvaid protsesse. Aatomifüüsika kitsamas mõttes tegeleb aatomite elektronkatete uurimisega; aatomituumas toimuvaid protsesse uurib tuumafüüsika. 1. J. J. Thomson 1903. a. - esimese aatomimudel. Thomsoni aatomimudel kujutas endast sfäärilise sümmeetriaga homogeenset positiivset laengut, mille väljas liigub elektron. 2. Rutherfordi planetaarne aatomimudel 1911.a. Elektronid tiirlevad tuuma ümber, meenutab Päikesesüsteemi ehitust. Oli õige mittekiirgava aatomi suhtes. 3. Bohri aatomimudel 1913.a. Seotud Bohri postulaatitega. Selgitavad, millal aatom kiirgab, millal neelab valguskvante. Rutherfordi katse skeem A - osakeste allikas; K - märklaud (kuldleht);
ELEKTROONIKA 1. osa 1. Mida nimetatakse elektroni väljumistööks? Väikseimat tööd, mida tehakse ühele elektronile täiendava energia andmisel ainest väljumiseks, nimetatakse väljumistööks. 2. Miks kasutatakse elektronivoo tüürimiseks negatiivset pinget? lk 9, lk 16 Elektronseadises on elektron mida nim kadoodiks ja mis emiteerib elektrone ehk saadab elektrone elektroodidevahelisse ruumi. Seejuures peab katood saama elektronide väljumistöö tegemiseks ühel või teisel kujul energiat. (lk 9) Kui anoodi ja katoodi vahele rakendada potentsiaalide vahe, mille ,,pluss" on anoodil ja ,,miinus" katoodil, tõmbab anood kuumutatud katoodist elektroodidevahelisse ruumi väljunud elektronid endale ja välises anoodi ja katoodi ühendavas vooluringis tekib vool, mida nim anoodvooluks. (lk 16)
17. Milles seisneb pooljuhtmaterjalide omapära? iseloomustab suur parameetrite tundlikkus väga väikeste lisandi sisalduste suhtes 18. Mis määrab ära materjalide kasutamise astme? 1. Aatomsideme astmed? 2. Millised on tugevad ehk esmased sidemed? Iooniline, koovalentne ja metalliline side 3. Millised on nõrgad ehk füüsikalised sidemed? Vesinik- ja (juhuslik)dipoolsidemed 4. Esmase sideme üldiseloomustus? 5. Nõrga sideme üldiseloomustus? 6. Millistest osakestest koosneb aatom? Prootonitest, neutronitest ja elektronidest 7. Mis on aatomnumber? Antud keemilisele elemendile ainulaadne nr mis näitab elemendi prootonite ja elektronide arvu normaalolekus. 8. Millised aatomi koostisosad määravad ära aine elektrilised ja keemilised omadused? Elektronid ja prootonid 9. Mis on isotoopide tekke aluseks? Ühesuguse elektronide ja prootonite arvuga, kuid erineva neutronite arvuga elemendid 10. Mis määrab ära aine keemilise intediteedi?aine keemilised omadused??
Koosneb ühe või mitme keemilise elemendi aatomitest. 2.Mis on magnetkvantarv ja selle lubatud väärtused? Määrab üksikute orbiitide orientatsiooni ruumis. Tema mõju elektroni energiale on väike. Lubatud väärutsed on (-1)-(+1) ka null. 3.Millised jõud valitsevad erinimielistel laetud ioonide vahel ioonilise sideme tekkel? Kulonilised tõmbejõud, mille aluseks on ühe iooni tuuma mõju teise iooni elektronpilvele ja vastupidi. Kui aga ioonid lähenevad teineteisele sellisele kaugusele, kus nende elektronpilved hakkavad kattuma, siis ilmnevad nende kahe iooni vahel tugevad tõukejõud. 4.Mis määrab är koordinatsiooniarvu metallilise sideme juhul? On määratud geomeetriliste tingimustega, väärtuselt 8-12 5.Koordinatsiooniarv RTK struktuuris? KA=8 6.Kuidas arvutada planaarset aatomitehedust? FI(pi)=(aatomite arv, määratletud pikkusel antud pindalas)/(suuna pikkus) 7.Mis on allotroopia?
...................................... 13 2.2. Aatomi ehitus. ......................................................................................................... 13 2.2.1. Aatomnumbrid. ............................................................................................... 13 2.2.2. Aatommassid. .................................................................................................. 13 2.3. Aatomite elektronstruktuur. Vesiniku aatom. ........................................................ 14 2.3.1. Kõrvalepõige kvantmehhaanikasse. Kvantarvud............................................. 15 2.4. Keerulisemate (multielektroonsete) aatomite elektronstruktuur. ......................... 16 2.4.1. Aatomi suurus.................................................................................................. 16 2.4.2. Elektron-konfiguratsioon elementides. .......................
püsiva struktuuri. Valentselektronid võivad osaleda juhtivusprotsessis ainult juhul kui nende kovalentsidemed mingi välise energia, näiteks soojusenergia toimel katkevad. Vabade elektronide kontsentratsioon pooljuhis on seetõttu võrdeline pooljuhi temperatuuriga. Toatemperatuuril leidub puhtas (omajuhtivusega) ränis ligikaudu 1 vaba elektron 1012 aatomi kohta. Absoluutse nulli lähedastel temperatuuridel muutuvad pooljuhid mittejuhtideks (dielektrikuteks), kuna neis ei leidu enam vabu elektrone. Lahkunud elektroni kohta kovalentsidemes nimetatakse auguks (ingl. k. hole, sks k. Loch (auk), aga ka Defektelektron). Augu võib täita teine elektron, sellest jäänud augu võib täita kolmas jne. Toimub elektroni ja augu rekombinatsioon ja ühtlasi augu ümberpaiknemine suunas, mis on vastupidine elektroni ümberpaiknemisele. Selline nihkeprotsess võib korduda; elektronid, mis pole aatomitega seotud, võivad pooljuhis liikuda ja täita auke
stabiilsus. Koosneb ühe või mitme keemilise elemendi aatomitest. 2.Magnetkvantarv ja selle lubatud väärtused? Määrab üksikute orbiitide orientatsiooni ruumis.Tema mõju elektroni energiale on väike. Lubatud väärtused on(- 1) -- (+1)ka null.3.Millised jõud valitsevad erinimeliselt laetud ioonide vahel ioonilise sideme tekkel? Kulonilised tõmbejõud, mille aluseks on ühe iooni tuuma mõju teise iooni elektronpilvele ja vastupidi. Kui aga ioonid lähenevad teineteisele sellisele kaugusele, kus nende elektronpilved hakkavad kattuma, siis ilmnevad nende kahe iooni vahel tugevad tõukejõud .4.Mis määrab ära koordinatsiooniarvu metallilise sideme juhul? On määratud geomeetriliste tingimustega, väärtuselt 8-12.5.Koordinatsiooniarv RTK struktuuris=8. 6.Kuidas arvutada planaarset aatomtihedust? tih=(aatomite arv, määratletud pikkusel antud pindalas) /suuna pikkus) 7. Allotroopia
neis esineb ainult lähikorrastatus, amorfsed ained on isotroopsed, sellesse tahkiste rühma kuuluvad anorgaanilised klaasid ja paljud orgaanilised ained, sulamistemperatuur puudub, see on asendunud pehmenemistemperatuuriga Keeruka ehitusega tahkised väikesed monokristallid asuvad amorfses ümbrises(keraamika ja polümeerid) Plasma koosneb ühe- ja mitmekordselt ioniseeritud aatomitest ja elektronidest, moodustub kõrgel temperatuuril ja elektrilahendustes, suur elektrijuhtivus 2.2. AATOMID JA IOONID 2.2.1 Elektronide olek aatomis Elektronil on üheaegselt nii massiosakese kui laine omadused.Elektroni koordinaati ja impulssi pole üheaegselt võimalik täpselt määrata. Me võime teada ainult elektroni olekut e. elektroni orbitaali Statsionaarses olekus on elektron ainult teatud kindlatel kvanditud orbitaalidel Kvantarvud peakvantarv n n = 1, 2, 3,…, magnetkvantarv m m = 0, 1, 2,…, l spinnkvantarv s s =+1/2 või s = -1/2
AATOMIFÜÜSIKA Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, mis on ergastamata olekus neutraalne. Aatom koosneb tuumast ja elektronkattest vastavalt läbimõõtudele 10 -15 ja 10 -10 m, massiga suurusjärgus 10 - 27 ...... 10 - 25 kg. Aatomi mass on koondunud 99,9 % ulatuses aatomi tuuma, tuuma tihedus on 10 17 kg / m 3 . Elektronid paiknevad aatomi tuuma ümber kihiliselt , seejuures välimises kihis olevate elektronide arv määrab ära aatomi keemilised omadused. Aatomi elektronkatte laeng moodustub elementaarlaengute kordustest . 1 e = -1,6 10 - 19 C
1. PN-Siire ja tema omadused 1.1 Elektrijuhtivus pooljuhtides Pooljuhid on materjalid, millised on elektri juhtide seisukohalt on juhtide ja isolaatorite vahepeal. Pooljuhte on palju, kuid elektroonikas kasutatakse väheseid. Kõige olulisem pooljuht kaasajal on räni. Ajalooliselt esimene oli germaanium. Veel kasutatakse gallium-arseniidi (Ga As), räni-karbiidi (SiC) jne. ?hiseks oluliseks omaduseks kõikidele pooljuhtidele on nende kristalliline ehitus. Aine kristallilise ehituse korral on iga aine aatomil oma kindel asukoht st. nad moodustavad kristallvõre. Igale ainele on omane mingi kindel ja teistest erinev kristallvõre st. aatomite paiknemine.
Pooljuhtide kristall-struktuuris on aatomid seotud kovalentsete ehk kaheelktroniliste sidemetega. On iseloomulik, et kovalentsetest sidemetest osavõtvad valentselektronid kuuluvad korraga nagu kahele aatomile. Seetõttu võib kujutleda, et aatomi välisorbiidil on kaheksaelektroniline stabiilne struktuur. Kirjeldatud kovalentsete sidemetega struktuuri kujutatakse skemaatiliselt joonise 4.1. kohaselt. Taolise struktuuri juures on kõik elektronid tugevalt seotud tuumaga ja vabu elektrone, mis oleks voolu tekitajaks ehk nn. laengukandjateks ei esine. ELEKTROONIKA KOMPONEND/D lk. 19 Ühised valentselektronid JOONIS 4.1. Sellist ideaalset struktuuri omavad keemiliselt puhtad pooljuhid absoluutse nulltemperatuuri juures (-273 °C)
Teema 4. Optoelektroonika elemendid ja infoesitusseadmed Käesolev tekst on osa abistavast j a täiendavast loengumaterj alist dots. Mihhail Pikkovi loengukonspekti j uurde õppeaines "Elektroonika alused". M.Pikkovi ainekava ja konspekti järgsed allteemad (http://www.ttykk.edu.ee/aprogrammid/elektroonika_alused_MP.pdf; lk. 8...10 ja 42...51): - Valgusdiood - Fotodiood - Fototakisti - Fototransistor - Fototüristor - Optronid - Infoesitusseadmed: elektronkiiretoru, vedelkristallpaneel, plasmapaneel, elektroluminestsentspaneel Käesoleva teksti sisujaotus: 4.1 Optoelektroonika mõiste ja sinna kuuluvate seadiste liigitus 4.2 Valgustundlikud seadised 4.2.1 Fotoefekti liigid 4.2.2 Sisefotoefektil põhinevad seadised 4.2.2.1 Fototakisti 4.2.2.2 Fotodiood 4.2.2.3 Fototransistor 4.2.2.4 Fototüristor 4.2.3 Välisfotoefektil põhinevad seadised 4.2.3.1 Vaakuumfotoelement e. fotorakk 4.2.3.2 Fotokordisti 4.3 Valgust emiteerivad seadised 4.3.
Sama elemendi kõik aatomid on identsed. Ühe elemendi aatomid erinevad teiste elementide aatomitest. Ühendid koosnevad mitme elemendi aatomitest. Keemilises reaktsioonis aatomid paigutuvad ümber, eralduvad üksteisest või ühinevad, aatomeid ei teki juurde ega kao kuskile 1. Orbitaalid Elektronid paiknevad aatomituuma ümber kindlaksmääratud kujuga ruumipiirkondades orbitaalidel. Orbitaal - sellise ruumiosa piirpinda, kus elektron 99%-se tõenäosusega viibib, igal orbitaalil on oma kindel energiatase. Eristatakse s, p, d ja f orbitaale. Elektroni üleminekul kõrgema energiaga orbitaalile (ergastamine) neeldub kvantenergiat, üleminekul madalama energiaga orbitaalile kiirgub kvantenergiat Kui aatomeid on palju, siis toimub neid üleminekuid palju ja tekib erinevatest diskreetsetest lainepikkustest koosnev kiirgus, mida saab lahutada üksikuteks kindla lainepikkusega komponentideks
Orgaanilised ühendid – sisaldavad süsinikku, enamasti ka vesinikku, hapnikku, lämmastikku. Anorgaanilised ühendid – on kõik ülejäänud ühendid, samuti mõned lihtsamad süsinikuühendid (CO2, karbonaadid, jt) Keemilised sidemed – aatomid ühendis on seotud keemiliste sidemetega Binaarne ühend – koosneb ainult kahe elemendi aatomitest (nt H2O) Molekul – diskreetne rühm aatomeid, mis on omavahel seotud kindlas järjestuses. Ioon – positiivselt või negatiivselt laetud aatom või molekul: Katioon – positiivselt laetud ioon (nt Na+, NH4+) Anioon – neg laetud ioon (nt Cl-, CO3 2-) Iooniline ühend – koosneb erinimeliselt laetud ioonidest (nt Na2CO3) Molekulaarne ühend – koosneb elektriliselt neutraalsetest molekulidest (nt H2O) (metallid pigem lovutavad elektrone ja moodustavad katioone; mittemetallid pigem liidavad elektrone ja moodustavad anioone) Mool – ainehulk, milles on sama palju osakesi (aatomeid, molekule), kui
Normaaltingimused. Gaasi molaarruumala AVOGADRO SEADUS: kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad samal rõhul ja temperatuuril võrdse arvu molekule. Gaasiliste lihtainete molekulid koosnevad Avogadro seaduse kohaselt kahest aatomist. NT: Cl, H2, O2 jne. Et gaasi ruumala sõltub oluliselt temperatuurist ja rõhust, kasutatakse gaaside iseloomustamiseks NORMAALTINGIMUSI ( 0C (270K), 760 mmHg (1 at.=101325 Pa)) 1 mooli gaasilise aine ruumala normaaltingimustel on 22,4 l. 1.8 Aatom ja molekul. Süsinikuühik. Aatommass. Molekulmass AATOM-elemendi väikseim osake, millel säilivad elemendi omadused ja millisena element esineb liht- või liitainete molekulis. LIHTAINE koosneb ühe ja sama elemendi aatomitest. NT: Fe, O2 jne LIITAINE koosneb erinevate elementide aatomitest. NT: H2O, HCl jt. MOLEKUL lihtaine või ühendi väikseim osake, mis eksisteerib iseseisvalt säilitades selle aine keemilised omadused.
EV vakantside tekkeenergia k Boltzmani konstant (1,38·10-23 J/K·aatom = 8,62·10-5 ev/K·aatom) Valemit võib kirjutada ka nii: Kui T Tsul N/NV 104 Kui T0, siis NV0 Tegelikult, kui temperatuur alaneb alla 0,6 Tsul, jääb defektide kontsentratsioon püsivaks, st defektid nagu ,,külmutatakse kinni", nende kontsentratsioon ei saa enam väheneda, kuna aatomid muutuvad väheliikuvaks. 2) Võre sõlmede vahelised (lüh võrevahelised) aatomid (joon 3-1) Kui aatom läheb võresõlmest sõlmede vahelisse tühimikku, siis tekibki võrevaheline aatom. Kuna toimub võre deformatsioon, siis tekkeenergia on suurem, kui EV ja võrevaheliste aatomite kontsentratsioon on tavaliselt väiksem. 3) Schottky defektid ja Frenkeli defektid Keemiliste ühendite kristallides (näit AB) esievad omadefektid alati paarisdefektidena, seda nõuab kristalli stöhhiomeetria (A ja B võresõlmede arv on võrdne): A ja B vakantsid (VA ja VB) - Schottky defektid; A
100% Q1 = 600 J Q -? Akas - ? 3. kursus ELEKTROMAGNETISM Elektriväli Elektrilaeng on mitme tähendusega mõiste. Keha elektrilaeng q näitab keha osalemise intensiivsust elektromagnetilises vastastikmõjus. Huvitav on massi ja laengu vahekord: mass võib ilma laenguta olemas olla, aga laeng ilma massita ehk laengukandjata mitte kunagi. Elektron kannab negatiivset laengut, prooton positiivset. Keha kui terviku laeng sõltubki nende arvulisest suhtest, sest qe = q p . [ q ]SI =1C (kulon). Elektroni ja prootoni laengut qe = q p = e =1,6 10 -19 C nimetatakse elementaarlaenguks. Keha elektrilaeng saab olla ainult täisarvkordne elementaarlaengust. Elektrilaengu jäävuse seadus: elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus.
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
