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
1. Ioonside. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seostabki nad ioonsidemesse. Näiteks keedusool NaCl ioonside elektronide ,,kinkimise" teel. Need aatomid moodustavad molekuli, kuna nad muutuvad suhteliselt kergesti Na+ positiivseteks ja Cl- negatiivseteks ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Ioonsidemega ühendeid on üsna palju looduses. Kovalentne ehk homeopolaarne side. Tema moodustumisel ühistatakse ikka vastasspinnidega elektronpaarid, üks elektron kummaltki ühinevalt aatomilt. Kovalentse sidemega ainete hul looduses on valdav. Kovalentne side on H2 juhtum
Kordamisküsimused TAHKISTE STRUKTUUR 12. klass 1. Kirjelda ioonsideme ja kovalentsideme teket molekulide moodustamisel aatommitest. Lk 55-56 Kovalentne side tekib ühiste elektronpaaride abil. Ioonside tekib vastasmärgiliste laengutega ioonide elektrilise tõmbumise tulemusena. 2. Kuidas on kindlaks tehtud, et kristallides on aatomid paigutunud korrapärasesse ruumvõresse? Lk 57 Difraktsiooni katsete abil. Sõltub difraktsiooni difagreeruvate lainete pikkusest kui ka võrekonstandist. 3. Kuidas muunduvad aatomite kõrgemad energiatasemed, kui aatomid (ioonid) ühinevad kristalliks? Lk 59 väliselektronide tasemed paisutab aatomite elektriline vastastikmõju laiadeks, mitme elektronvoldi laiusteka energiavöötmeteks e energiatsoonideks. 4. Kuidas liigitatakse tahkised nende elektrijuhtivuse järgi? Lk 60
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 elektronidega täielikult täidetud lubatud tsoon Juhtivustsoon -valentstsoonile järgnev elektronidega täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon. Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu, mis
Katse kirjeldus: selleks ta pommitas kuldlehte alfaosakestega (He aatomi tuumad, +laenguga). Tulemus: alfaosakesed hajusid kuldplaadilt. Järeldus: Thomsoni aatomimudel ei ole õige, laiali olev positiivne laeng ei suuda alfaosakesi hajutada,seepärast peab pos laeng olema kitsas piirkonnas TUUMAS. 3. Planetaarne aatomimudel: T 10-13cm A - 10-8cm. Mudeli positiivsus: selgitab hästi aatomi ehitust. Negatiivsus: ei selgita aatomi püsivust. Ringjooneliselt liikuv elektron liigub kiirendusega ja seepärast peaks ta kiirgama kogu aeg energiat ja aatom peaks lakkama olemast . See on klassikaline füüsika käsitlus. 4. Bohri postulaadid: 1)bElektron liigub aatomis ainult kindlatel orbiitidel. Kindlatel orbiitidel elektron energiat ei kiirga. 2) Elektroni üleminekulnühelt kindlalt orbiidilt teisele aatom kiirgab või neelab energiat kindlate portsionite kaupa. 5
Tuumade koostisse kuuluvad positiivse laenguga prootonid ja laenguta neutronitest. Ainukesena on lihtsaima elemendi vesiniku aatomi tuumas ainult 1 prooton. Prootoni laengu absoluutväärtus võrdub elektroni laengu absoluutväärtusega. See moodustab elementaarlaengu,mille väärtus on ~1,6*10-19 C. 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. Planetaarmudeli vastuolud.
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
9. Kuidas tekib simuleeritud ehk sundkiirgus? Kuna metastabiilses olekus viibivad elektronid kaua, ja ergastamine toimub pidevalt, siis peagi on ergastatud olekus elektrone rohkem kui neid on põhiolekus. Sellist olukorda nimetatakse pöördhõiveks, sest tavaliselt on elektrone põhiolekus rohkem kui ergastatud olekuis. Kui nüüd tuleb kusagilt valguskvant, mille energia vastab metastabiilse oleku ja põhioleku energiate vahele, siis tekib stimuleeritud kiirgus ja metastabiilses olekus elektronid lähevad korraga põhiolekusse. Sellega kaasneb ka tugev kiirgus. 11. Mis on laserid? - Laser ehk valguskvantgeneraator ehk optiline kvantgeneraator on indutseeritud kiirguse omadustel põhinev seade, mis tekitab monokromaatilist elektromagnetkiirgust spektri optilises, kas siis ultravioletses, nähtavas või infrapunases osas. 12. Kuidas saavutatakse laserites pöördhõive? Joonis. - Laserkiirgus saab tekkida, kui aine aatomitel on
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
· 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)
1. Kirjelda ioonsideme ja kovalentsideme teket molekulide moodustamisel aatomitest. *Nii Na kui ka Cl aatomid muutuvad suhteliselt kergest Na+ ja Cl- ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seobki nad ioonsidemesse. *A-eemaldatud aatomid, B-ühtpidi spinnid, ühinemine keelatud, C-eripidi spinnid, ühinemine lubtatud, elektronpilved valguvad ühte, D-klassikaline näitpilt kahe tuuma ümber orbiitlevaist elektronidest. 2. Kuidas on kindlaks tehtud, et kristallides on aatomid paigutatud korrapärasesse ruumvõresse? Difraktsioonikatsete abil. 3. Kuidas muunduvad aatomite kõrgemad energiatasemed, kui aatomid (ioonid) ühinevad kristalliks?
1.kuidas muunduvad aatomid kõrgemate energiatasemed, kui aatomid ühinevad kristalliks? Kristallides muunduvadatomite ioonide väliselektronide energiatasemed mitmede eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile. 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,
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)
Juht: tavaliselt metall-kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega kaetud. Pooljuht juhib elektrit halvemini kui juht, sest nendel ainetel pole elektrone puudu ega üle(juhtidel puudu), juhib elekrit vaid siis kui aine võresse saabuvad lisandite aatomid ja tekivad vabad elektronid või augud. Pooltäidetud tsooni elektronid metallides moodustavad liikumisvõimelise elektrongaasi ehk elektronpilv(nimetus tuleb sellest et elektronid liiguvad metallides vabalt nagu gaasides). Isolaator: väga väikese elektrijuhtivusega aine, praktiliselt mittejuht, nt
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);
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. Elektronide liikumise läbi tekkinud elektrijuhtivust nimetatakse n- juhtivuseks ehk elektronjuhtivuseks, aukude liikumisel tekib p-juhtivus ehk aukjuhtivus
võivad esineda järgmised olukorrad: 1) juhtivustsooni ja valentstsooni ekstreemumid ei ole kohakuti; 2) sõltuvusel E = f(p) võib olla mitu ekstreemumit; 3) ühele ja samale impulsile võib vastata mitu energia väärtust. Illustratsiooniks on toodud Si tsoonidiagramm kahes eri suunas (joonis 2.5). Iseloomulk on, et tsoonide ekstreemumid ei ole kohakuti. Võrdluseks GaAs-s on need kohakuti. See asjaolu määrab ära mõned olulised pooljuhtmaterjali optilised omadused. Kui elektron liigub elektriväljas, siis ta muudab nii oma koordinaati kui ka energiat, minnes ühelt nivoolt teisele (joonis 2.13a). Seejuures tema kineetiline energia kasvab eU võrra (U on elektrivälja 6 pinge), potentsiaalne energia aga väheneb sama suuruse võrra. Kogunenud kineetilise energia võib elektron kaotada hajutamise käigus ja pöörduda tagasi algnivoole. Tihti on mugavam näidata teljel koguenergiat E, millest on lahutatud elektrivälja energia eU, seega E-eU (joonis 2.13b)
Elektrolüüt kondensaator a) Märjad ehk klassikalised elektrolüüt kondesaatorid b) Kuivad ehk tandaal elektrolüüt kondensaator 1. Kuivad elektrolüüt kondensaatorid Ta2O C=25 Induktiiv poolid Mahtuvuslik reaktiivtakistus Alalisvool ei lähe läbi. Takistus lõpmatu. Induktivsus [H] Henri Pooljuht seadised (semi-conducktor) Pooljuht kui materjal, üks liik materjali millel on mingid omadused Nendest materjalist valmistatud elektroonika seadised ehk pooljuht seadised. Pooljuhtide omapära on selles, et need on poolikud juhid. Pool juhtide eritakistus jääb dielektrikute ja täisjuhtide eritakistuse vahelee. Germaanium (temperatuuri kartlik , pinge kartlik ja suht kallis) ja räni(paremate näitajatega) on pooljuhtide ,,emad". Räni maakoores on 27% räni, sulamise temp. 1415kraadi. Kõik ained mille väliskihis on 4 elektroni on pooljuhid. Ioon on laenguga aatom, st, et ta on oma elektronide väliskihist loovutanud ühe elektroni ja
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. Mis on elektronvolt, selle arvuline väärtus? Elektronvolt (eV) on energia, mille omandab elektron, läbides elektriväljas potentsiaalide vahet 1 volt. eV = 1,60 * 10^-19 J 6. Mida peab aatomiga tegema, et ta saavutaks kõrgema energiataseme? Miks? Aatomi kõrgema energiataseme saavutamiseks on vaja aatomit ergastada, et tal oleks mida välja kiirata. 7. Kas aatomid saavad vastu võtta igasugust energia hulka? Põhjenda. Ei, aatomid saavad energiat vastu võtta vaid kindlate osade kaupa. Kõik neelatavad energia kogused peavad jääma kindlate energiatasemete vahedele. 8
mitmekihiline mähis; tihe mähis (keerd keeru kõrvale); samm-mähis (juhtme läbimõõdust suurema sammuga); sektsioonmähis (koosneb mitmest jadamisi ühendatud ühistelgsest mähisest); ristmähis (naaberkihtide keerud asetsevad omavahel nurgi); vabamähis (traat keritakse korrapäratult poolialusele); sümmeetriline mähis (saadakse kahe traadi korraga kerimisel. Ühe traadi lõpp ja teise algus moodustavad siis pooli keskharundi). 33. Mis on pooljuht? Pooljuhid – kristallilise struktuuriga ained, mille elektrijuhtivus sõltub temperatuurist, lisandite olemasolust, deformatsioonist ja neile langevast kiirgusest. Temperatuuri tõusmisel pooljuhi elektritakistus väheneb järsult. elektrijuhid – σ >106 S/m; pooljuhid – σ = 106...10–8 S/m; dielektrikud ehk mittejuhid – σ <10–8 S/m. Juhtide eritakistus 10-4…10-6 Ωm. Pooljuhtide eritakistus 10-6…108 Ωm. Dielektrikute eritakistus 10-3…1010 Ωm
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.
omajuhtivusest ehk n-tüüpi juhtivusest. Mida kõrgemale tõsta pooljuhi temperatuuri, seda suurem on lõhutud kovalentsete sidemete arv ja seda suurem on vabade laengukandjate arv. See aga tähendab, et keemiliselt puhaste pooljuhtide eritakistus väheneb temperatuuri tõusmisel. Ses suhtes on pooljuhid metallidest erinevad, sest metallide eritakistus suureneb temperatuuri tõusmisel. Kui puhtas, kristallilise ehitusega pooljuhis, saab elektron energia mis on vajalik kovalentse sideme purustamiseks, siis elektron "lahkub" oma kohalt, mille tulemusel rikutakse kristalli elektroneutraalsus selles kohas. Kohas, kust elektron lahkus, tekib positiivse laengu ülejääk, moodustub positiivne auk. See positiivne auk käitub nagu laeng, mis on absoluutväärtuselt võrdne elektroni laenguga. Elektroni lahkumisest tekkinud auku võib liikuda naaberelektron, see on aga samaväärne sellega, et nihkus positiivne auk.Välise elektrivälja
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
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??? 11. Millistel energianivood on elektronile lubatud aatomis? isoleeritud aatomites võivad elektronid olla vaid diskreetsetel 4 kvantarvuga ja Pauli keeluprintsiibiga määratud energianivoodel. 12. Mis on footon? Vabanev või neelatav energia hulk, mis on vajalik, et elektron vahetaks energianivood. 13. Kirjutage Planck'i võrrand? = h kus, h - Plancki konstant = 6,63 . 10-34 J.sek. 14. Bohri mudel aatomi ehitusele? 15. Defineeri Heisenberg'i määramatuse printsiip? 16. Mis on peakvantarv ja selle lubatud väärtused? Annab elektroni lubatud põhienergianivood, kus tõenäosus vastava kvantarvuga elektroni leidmiseks on suurim. Peakvantarv n võib omada
Räni (Si) on mittemetall, mida leidub looduses kvartsis ja ka paljudes ühendites. Maakoores leidub seda 27.6%. Räni sulamistemperatuur on 1415 °C. Kõik põhilised pooljuhtmaterjalid kuuluvad Mendelejevi tabeli 4. rühma ja neil on elektronstruktuuri väliskihis 4 elektroni, mis on pooljuhtidele tüüpiline. Enamikule tahketele kehadele, sealhulgas ka kasutatavatele pooljuhtmaterjalidele, on iseloomulik kristalliline ehitus. Kristallilise ehituse puhul paiknevad kõik aine aatomid ruumis kindlatel kohtadel ja on omavahel seotud. 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
Kui elektroni liikumise kiirust aatomis tähistada v - ga, siis h h B = = p , mv milles B - De Broglie lainepikkus ja p = m v on elektroni impulss. Kui elektroni liikumine ümber tuuma on seotud lainetega, siis ei tohiks muutuda täistiiru jooksul laineharjade kokkusobimine, s.t. lained peaksid olema faasis - kujult seisulained. Seega elektron peab liikuma orbiitidel, milledele mahub täisarv De Broglie lainepikkusi : 2 r = n B , milles n on täisarv. n=1 n=2 n= 3 3 Viimasest valemist saab arvutada lubatud orbiitide raadiused Bohri aatomimudelis n h r = = n , milles m - elektroni mass , 2 mv 2
1.4.1 Elektronkatte tekkimine Negatiivselt laetud elektronide ja positiivselt laetud aatomituuma vahel toimiv elektromagnetjõud tõmbab elektrone tuuma poole. See jõud seob elektronid elektrostaatilisse potentsiaalikaevu (see tähendab, et mida lähemal tuumale elektronid on, seda suurem energia on tarvis neile anda, et neid tuuma ümbert minema viia). Kuna elektronid on samaaegselt ka laine (vastavalt laine-osake dualismile), siis tekitab iga elektron tuuma ümber kolmemõõtmelise seisulaine, mis tuuma suhtes ei liigu. Selline käitumine on määratud aatomorbitaaliga - matemaatilise funktsiooniga, mis kirjeldab ära tõenäosuse, et elektron on mingis konkreetses punktis aatomituuma ümbruses olemas. 1.4.2 Elektronkihid Elektronkate jaguneb elektronkihtideks, mis omakorda jagunevad alamelektronkihtideks ja orbitaalideks. Elektronkihi, milles elektron paikneb, määrab ära elektroni elektronkatte peakvantarv (n).
Elektron-aukpaaride kontsentratsiooni sõltuvus temperatuurist. Voolu tiheduse seos laengute kontsentratsiooni ja liikuvusega. Doonor- ja aktseptorlisandite poolt tekitatud laengukandjad. Enamus- ja vähemuslaengukandjad. Laengu kompenstatsioon ja kristalli elektriline neutraalsus. Vabade elektronide ja aukude tege puhtas (legeerimata) pooljuhis. Räni ja germaaniumi iga aatomi väliskihis on neli valentselektroni, millest igaüks tiirleb ühtlasi ümber naaberaatomi. Neis ainetes paiknevad aatomid või molekulid üksteise suhtes korrapäraselt, moodustades kristallvõre, mida on siis näha hetkel kahel joonisel. Ühel on ära näidatud, kui tekib vaba elektron, mis tavaliselt tekib siis, kui me lisame aatomi struktuuri mingit teist ainet. Antud juhul siis ränile fosforit. Auk on aga puuduv side aatomite vahel. Elektron-aukpaaride kontsentratsiooni sõltuvus temperatuurist. absoluutsest nullist kõrgemal temperatuuril lahkub osa aatomist, muutudes vabadeks elektronideks
E=F/q0 E=1N/C. See ei sõltu väljapunkti asetatud proovilaengust q0 ja on seega elektrivälja punkti iseloomustav ühene jõukarakteristik. Ühtlases väljas on väljapoolt laetud kehale mõjuv jõud ka ühesugune kõikides punktides ja võrdne. F=Eq0. Punktlaengute süsteemi elektrivälja tugevus on võrdne üksikute laengute elektrivälja tugevuste vektorsummaga E=E1+E2+..N. Näitab ka potentsiaali kõige kiirema kahanemise suunda. Mittepolaarse dialektriku aatomid näevad normaaltingimustel neutraalseks tänu mõlema laengu + ja - "raskuskeskmete" kokkulangemisele. Klaasid, kummid, parafiin, õhk. Dialektrikuks nim ainet, milles vabade laengute hulk on normaaltingimustes kaduvväike. Polaarse dielektriku aatomite erimärgiliste laengute raskuskeskmed ei lange kokku. Elektrontihedus on nihutatud molekulis tulenevalt elektronide nihutatud paiknemisest tekib nn dipool. Distilleeriutd vesi, piiritus. Kõiki polaarseid dialektrikuid võib kirjeldada dipoolina
4.6 Transistoride omaduste sõltuvus sagedusest ............................................................................................................35 4.7 Transistoride omaduste sõltuvus temperatuurist ....................................................................................................35 4.8. Transistori kolm reziimi .........................................................................................................................................36 4.9. Transistor lüliti reziimis......................................................................................................................................... 37 4.10. Transistori tööpunkti fikseerimine ........................................................................................................................39 4.11. Transistori tööpunkti stabiliseerimine ..................................................................................................................40 4.12
cm. Tuntumad pooljuhid on germaanium , räni , galliumarseniid jt . Tänapäeval kasutatakse kõige enam räni. Kõik põhilised pooljuhtmaterjalid kuuluvad Mendelejevi tabeli 4. rühma ja neil on elektronstruktuuri väliskihis 4 elektroni , mis on pooljuhtidele tüüpiline. Kasutatavatele pooljuhtmaterjalidele on iseloomulik kristalliline ehitus. Kristallilise ehituse puhul paiknevad kõik aine aatomid ruumis kindlatel kohtadel ja on omavahel seotud . Pooljuhtide kristallstruktuuris on aatomid seotud kovalentsete ehk kaheelektroniliste 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 1..1. kohaselt. Taolise struktuuri juures on kõik elektronid tugevalt seotud tuumaga ja voolu tekitavaid vabu elektrone ei esine.
........................................................... 42 5. DEFEKTID TAHKETES MATERJALIDES ............................................................................... 43 5.1. Sissejuhatus (Joonis 3.38) ........................................................................................ 43 5.2. Punktdefektid .......................................................................................................... 43 5.2.1. Vakantsid ja võrevahelised aatomid................................................................ 43 5.3. Lisandid tahkes kehas .............................................................................................. 45 5.4. Joondefektid dislokatsioonid (joonis 3.43) ........................................................... 46 5.5. Kahemõõtmelised defektid ..................................................................................... 47 5.5.1. Materjali välised pinnad ...
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
