Auk - tekib, kui eletron lahkub valentstsoonist ja moodustub vakants Kristallid vastavalt energiatsoonidele: · Elektrijuhid (Metallid) tahkised, milles on osaliselt täidetud valentstsoon ja hübriidtsoon · Pooljuhid tahkised, mille valentstsoon on küll täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (1...3eV) · Dielektrikud - tahkised, milles esinevad vaid täielikult täidetud energiatsoonid, keelutsooni laius on 5....10 eV Aukjuhtivus on aukude siirdumine välise elektrivälja mõjul ühelt alatasemelt teisele pooljuhi valentstsoonis Akseptornivoo on keelutsoonis, valentstsooni läheduses painev energiatase, millele võivad siirdda akseptorlisandi elektronid valentstsoonist Doonornivoo - on keelutsoonis, juhtivustsooni läheduses paiknev energiatase, mille täidavad doonorlisandi elektronid n-pooljuht doonorlisandiga pooljuht enamuslaengukandjateks on välise elektrivälja mõjul
14.temperatuuri kasvades kasvab soojusliikuvuse intensiivsus ,seega ka juhtivuselektronide ja aukude konsentratsioon.Seepärast väheneb pooljuhtide elektritakistus koos temperatuuri tõusuga.15.Temperatuuri tõstmisel võivad mõned elektronid ületada keelutsooni ja valentstsooni tekib tühi koht ehk "auk".Tühjale kohale saab liikuda elektron madalamalt ja nii võib electron liikuda järjest madalamale st tekib "aukjuhtivus"16.Pooljuhtide lisanditest tingitud elektrijuhtivust nim. Lisandjuhtivuseks.17.Lisandi lisamisel tekib keelutsooni energiatase,mille täidavad kovalentse sideme moodustamisest vabaks jäänud elektronid-doonornivoo.Elektrone loovutav lisand-doonorlisand.18.Pooljuhile lisandi lisamisel ei jätku valentselektrone pooljuhi aatomitega kovalentse sideme loomiseks.Puuduolev elektron võetakse ühelt pooljuhi aatomilt
täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon. Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu, mis on tingitud liikumisvõimeliste laetud osakeste - laengukandjate (elektronide või ioonide) olemasolust aines. Elektrivälja mõjul hakkavad need aineosakesed liikuma. Aineosakeste liikumist ja seega ka ainet iseloomustab erijuhtivus, mis vastavalt Ohmi seadusele on seotud elektrivälja tugevuse (E) ja voolutihedusega . Aukjuhtivus on pooljuhtide elektrijuhtivus kus laengukandjateks on augud, milleks nimetatakse lahkunud elektronide kohti kovalentsidemetes. Omajuhtivus -tähendab nii n kui ka p tüüpi juhtivust,ilma lisandita.Juhtivustsoonis liiguvad neg laengukandjad.Valetstsoonis liiguvad pos laengukandjad. Pooljuht-kihiline pirukas. Pn siire-kahekihilne pooljuht. p-poolmes augud ülekaalus. Dielektrik ehk mittejuht ehk isolaator on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu.
Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga. fii-q Võrdeteguriks on 1/C C=q/fii. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaali ühe ühiku võrra. C/v=F(farad) 3. Pooljuhtideks nimetatatkse materjale, mis jäävad juhtide ja dielektrikute vahele. Neil on tugev juhtimise sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest ja mehaanilisest survest. Pooljuhtides on nii elektron kui ka aukjuhtivus. Materjaliks on seleen, germaanium ja räni. Konstantsel temperatuuril on elktron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim. n-pooljuhtideks. Kus ülekaalus aukjuhtivus p-pooljuhid. Lisanditega saab juhtivust muuta: Doonorlisandid- muudavad valdavaks elktronjuhtivuse, Aktseptorlisand muudav valdavaks aukjuhtivuse. 4
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. *Valentsitsoon-viimane elektronidega täidetud lubatud tsoon. *Juhtivustsoon-keelutsoonile järgnev, täitmata või osaliselt täidetud tsoon. 7. Milliseid kahte juhtivustüüpi eristatakse pooljuhtides? Aukjuhtivus, elektronjuhtivus 8. Selgita augu mõistet pooljuhtide füüsikas ja kirjelda aukjuhtivuse protsessi. Pooljuhis on osa elektrone siiratud valentstsoonist juhtivustsooni, seega jääb sinna vabu alatasemeid ehk ,,auke". Aukjuhtivus on aukude siirdumine välise elektrivälja mõjul ühelt alatasemelt teisele pooljuhi valentstsoonis. 9. Mis on rekombinatsioon? Elektroni ja augu taasühinemine 10. Mis on termistor?
nende väljatugevuste vektorsummaga, mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 2. suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nimetatatkse emj. E=A/q (V) 3. Pooljuhtventiiliks on pooljuhtkristall, kus on loodud auk-ja elektronjuhtivusega piirkonnad ning nende puutepinnal asuv tõkkekiht ehk siire. n- pooljuhid(elektronjuhtivus) p-pooljuhid(aukjuhtivus) 4. Aineid, milles elektrivool tekitab keemilisi muutusi nimetatakse elektrolüütideks. 1)galvanoplastika 2)galvanosteegia 3)elektrometallurgia 4)elektrolüütiline poleerimine 5) elektrolüütkondekad 6)keemilised vooluallikad*patareid*akumulaatorid*pliiakud, leelisakud*kütuse element 5. Difraktsiooniks nim geomeetrilise optika seaduspärasustest kõrvalekaldumise
Tahkistes on aatomid tihedasti koos ja mõjutavad üksteist. Elektronkatte sisekihtide elektronide energiatasemed on muutumatud, aga tahkistes muunduvad aatomi väliskihi elektronide ehk valentselektronide energiatasemed mitme elektronvoldi laiusteks energitatsoonideks. Lubatud energiatsoonid on üksteisest lahutatud keelutsoonidega. Keelutsoon on selliste elektroni energia väärtuste piirkond, mille korral ei teki stabiilseid elektroinlaineid. Elektronid ei saa omada selliseid energiaid, mis jäävad antud tsooni Enerigatsoonid: 1.Valentsitsoon 2.keelutsoon 3.Juhtivustsoon METALLID. Metallides on valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete olemasolu tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa, võttes selleks elektriväljalt lisaenergiat. Nii saavad elektronid liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust. DIELEKTRIKUD. Dielektrikutes on valentselektronide energiatsoon elektronide poolt täielik...
Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga. fii-q Võrdeteguriks on 1/C C=q/fii. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaali ühe ühiku võrra. C/v=F(farad) 3. Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad juhtide ja dielektrikute vahele. Neil on tugev juhtimise sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest ja mehaanilisest survest. Pooljuhtides on nii elektron kui ka aukjuhtivus. Materjaliks on seleen, germaanium ja räni. Konstantsel temperatuuril on elktron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim. n-pooljuhtideks. Kus ülekaalus aukjuhtivus p-pooljuhid. Lisanditega saab juhtivust muuta: Doonorlisandid- muudavad valdavaks elktronjuhtivuse, Aktseptorlisand muudav valdavaks aukjuhtivuse. 4
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 Eristatakse elektronjuhtivus (n-tüüpi) ja aukjuhtivus (p-juhtivus). 8. Selgita augu mõistet pooljuhtide (üldiselt tahkiste) füüsikas ja kirjelda aukjuhtivuse protsessi. Lk 61 Auk on vaba tase, mis tekib siis kui pooljuhis on siirdatud osa elektrone valentstsoonist juhtivustsooni. Aukjuhtivus ioniseeritud aatom haarab kaotatud elektroni asemel naabri oma, see omakorda röövib järgmist ja nõuab muudkui aatomite ahelikku pidi tagasi 9. Mis on rekombinatsioon? Lk 68 Rekombinatsioon elektroni ja augu taasühinemine 10. Mis on termistor
vahelduvvoolu puhul ( ). Elektrienergia mõõtühik 1kWh. F=50Hz 7. Mida kõrgem temp, seda paremini juhib elektrit. Kristalne aine on pooljuht. Temperatuuri või kiirguse mõjul võib elektron lahkuda kohalt, sinna jääb vaba koht ehk nn auk. Auku vaadeldakse positiivse elementaarlaenguna. Vabad elektronid hakkavad liikuma + klemmi suunas. Augud liiguvad vastassuunas. Isepooljuhis on nii elektroni- kui ka aukjuhtivus. n-tüüpi pooljuhis domineerib elektronjuhtivus p-juhte saab kasutada termotakistis, fototakistis. c) Pn-siire on monokristalse pooljuhi ala, milles toimub üleminek aukjuhtivuselt (p- juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele). Pooljuhtseadised (dioodid, transistorid, kiibid) Vastupingestatud pn-siire +N / P- (MIINUSED/PLUSSID) Päripingestatud pn-siire -N/ P+ (MIINUSED PLUSSIDE POOLE/PLUSSID MIINUSTE POOLE)
*JUHID need, millel on olemas vabad laengud, juhivad elektri, nt. metallid, puhas vesi. MITTEJUHID e. isolaatorid e. dielektrikud tavaolukorras vabad laengud puuduvad, nt. plastmass, kumm, puit. POOLJUHID teatud tingimustel tekivad vabad laengud ja juhivad, tavaolukorras mitte, nt. Si. Soojendamisel takistus väheneb, tekivad vabad laengud. Aukjuhtivus aukude suunatud liikumine. Elektronjuhtivus elektronide suunatud liikumine. Pooljuht, kus võimutsevad elektronid on m-pooljuht. Pooljuht, kus võimutsevad augud on p-pooljuht. ÜLIJUHID koosnevad vaid vabadest laengutest, takistus puudub, juhivad ülihästi, plasma olekus (plasma e. ioniseeritud gaas, olekuks on vaja kõrget temp.). Iga aine plasmaolekus ioniseeritud gaas (+), vabad laengud, on miljonite temp. kraadide juures. Metalli temp.
o Millised ained on pooljuhid? Pooljuhid on ained, mille eritakistus on metallide ja dielektrikute vahepealne ning mille juhtivus sõltub oluliselt temperatuurist, valgustatusest ja lisanditest. o Millised on tähtsad pooljuhtide omadused? Elektrivool pooljuhtides on elektronide ja aukude suunatud liikumine. Sõltuvalt sellest, kas lisandi valents on suurem või väiksem kui põhiainel, saadakse vastavalt elektron- ja aukjuhtivus. Kõige olulisem pooljuhi omadus on eritakistus, mis sõltub tugevalt lisanditest ning on kergesti mõjutatav väliste energiaallikatega. o Selgita auk ja elektronjuhtivust! Aukjuhtivuse korral tõmbab positiivse laenguga auk enda kohale kõrvalaatomi elektroni, tekitades omakorda kõrvalaatomis augu. Elektronjuhtivuse korral juhitakse elektrivool ühes suunas. o Kus kasutatakse pooljuhte? Termistoris ja fototakistis. o Valgusdiood LED
aatomite ,,allatulemist", c)tekib koherentsete footonite laviin, mis väljub teatud hetkel laserist. Laserkiire omadused: koherentne, monokromaatne, väike hajuvus ja küllaltki suure võimsusega. Kasutusalad:tehnikas(laserprinterid,CD-lugeja, lasertööpingid), Meditsiinis,keemias,bioloogias. 11. Pooljuhid ained, mille takistus tempi tõustes väheneb. Nt. Si,Ge,As,In. Juhtivustüüp elektron-aukjuhtivus. Ehitus: (joonis) 12. Lisandjuhtivuse tekkimine: a)doonorlisand tekitab liigseid elektrone, pooljuhi nimetus: n-tüüpi pooljuht. Põhilised laengukandjad-elektronid.Kõrvalised augud. b)aktseptorlisand tekitab liigseid auke, pooljuhi nimetus on: p-tüüpi pooljuht.Põhilised augud,kõrvalised elektronid. 13. Pn siire-nim kahe erineva pooljuhi tüübi kontaktpinda.pn-siire on ühepoolse juhtivusega element.
Sõltumatu: jätkub pärast ionisaatori mju lõppemist. Sõltumatu: Huumlahendus (hõrendatud gaasid, valgusreklaam, päevavalguslamp, JOONIS!!!), kaarlahendus(normaalrõhul, süsielektroodide vahel, valgustid, elektrikeevitus), Sädeluslahendus(lühiajaliselt tugevas elektriväljas, süüteküünlad, välk), koroonalahendus(laetud kehade teravike läheduses, Püha Elmu tuled) 16. Milline on pooljuhi ehitus, juhtivustüüp pooljuhis? Ehitus(vt vihikust), juhtivustüüp:elektron-aukjuhtivus 17. Lisandjuhtivus, doonorlisand ja aktseptorlisand, milline pooljuhi tüüp tekib, miks? Joonis. Lisandjuhtivus:pooljuhtide juhtivuse suurendamine lisandite abil; Doonorlisand: tekitab liigseid elektrone, pooljuhi nim:n-tüüpi pooljuht, sest philosed elektronid, kõrvalised augud; akseptorlisand-tekitab liigseid auke, nimetus: p-tüüpi pooljuht, sest põhilised on augud ja kõrvalised elektronid. (JOONISED!) 18. Mis on pn- siire, pn- siire vastupingel, pn- siire päripinge lülituses
Tekib kui kristalli kasvatamisel viiakse sinna lisandit, millel on üks elektron rohkem kui põhiaine aatomil. See elekton vabaneb juhtivuselektronina. P-pooljuht ehk aktseptorlisandiga pooljuht pooljuht, milles on enamuslaengukandjateks välise elektrivälja mõjul valentstsoonis liikuvad augud. Tekib, kui kristalli kasvatamisel viiakse sinna lisandit, millel on üks elektron vähem kui põhiaine aatomil. Tekib aukjuhtivus. 11. Pooljuhtide kasutamine termoandurites, fototakistites, dioodides 12. Pn-siire kahe juhtivustüübiga pooljuhi vahele tekkiv tõkkekiht. P-poolmes on palju auke, n-poolmes elektrone. Augud hakkavad valguma n-poolmesse elektronid n-poolmesse. Siirdealas jäävad n-poolmesse positiivsed doonorioonid ja p-poolmesse negatiivsed aktseptorioonid. 13. Päri- ja vastupingestamine Päripinge kui vooluallika plusspoolus ühendada p-poolmega, töötab väline elektrijõud
väljatugevuste vektorsummaga, mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 2. suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nimetatatkse emj. E=A/q (V) 3. Pooljuhtventiiliks on pooljuhtkristall, kus on loodud auk-ja elektronjuhtivusega piirkonnad ning nende puutepinnal asuv tõkkekiht ehk siire. n-pooljuhid(elektronjuhtivus) p-pooljuhid(aukjuhtivus) 4. Aineid, milles elektrivool tekitab keemilisi muutusi nimetatakse elektrolüütideks. 1)galvanoplastika 2)galvanosteegia 3)elektrometallurgia 4)elektrolüütiline poleerimine 5) elektrolüütkondekad 6)keemilised vooluallikad*patareid*akumulaatorid*pliiakud, leelisakud*kütuse element 5
1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3) Pooljuhtmaterjali elektrijuhitavus. Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dielektrikute vahele. ( ρ = 10-5 ÷ 10-7 Ώ m ) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus (vabad elektronid) kui ka aukjuhtivus (vabad augud). Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid, jm. Konstantsel temperatuuril on elektron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtide takistuse temperatuuritegurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10 ÷ 20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nimetatakse n – pooljuhtideks. Pooljuhte, kus valdavaks on aukjuhtivus nimetatakse p – pooljuhtideks.
1.3 Elektrijuhtivus 6 1.4 Elektronkate 7 1.4.1 Elektronkatte tekkimine 8 1.4.2 Elektronkihid 8 1.4.3 Valentselektronkiht 8 1.5 Molekulide elektronkate 9 1.6 Kovalentne side 9 1.7 Aukjuhtivus 11 2. ELEKTRIJUHID 12 2.1 Metallid 13 2.2 Elektrijuhtmed ja juhtmematerjalid 14 2.2.1 Mähistraadid 14 2.2
sellepotensiaaliühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3. Pooljuhtmaterjalide elektrijuhtivus-Pooljuhtideks nim materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dieelektrikute vahele. (=10-5/107m) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest, vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid... Konstantsel temp on elektron-ouk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtide takistuse temperatuurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10/20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhte kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim n- pooljuhtideks. pooljuhte kus valdavaks on aukjuhtivus nim p- pooljuhtideks. 4
Tavatingimustes on gaasid halvad elektrijuhid. Elektrivoolu juhib ainult ioniseeritud gaas. Gaaslahendus - elektrivoolu gaasis. Põrkeionisatsiooniks nimetatakse nähtust, kus elektriväljas kiirendatud elektron põrkudes gaasi aatomiga lööb sellest välja elektrone. Elektrivool pooljuhis on vabade elektronide ja aukude suunatud liikumine. Sõltuvalt sellest, kas lisandi valents on suurem või väiksem kui põhiainel, saadakse vastavalt elektron- ja aukjuhtivus. Elektrivool pooljuhtides on elektronide ja aukude suunatud liikumine. Laengukandjate laengu tõttu: n-juhtivuseks ja p-juhtivuseks. p- ja n- juhtivusega osade üleminekupiirkonda nimetatakse p-n siirdeks Transistor on pooljuhtseadis, mille abil saab tekitada, lülitada, võimendada ja muundada elektrisignaali (voolu). Valgusdiood – LED, lühend sõnast light emitting diode – on pooljuhtseadis, mis muudab elektrienergia optiliseks kiirguseks (infravalgus, nähtav valgus või ultravalgus)
pooljuhtkristall, kus on loodud nimetatakse mahtuvuslikuks auk- ja elektronjuhtivusega reaktiivtakistuseks ja piirkonnad ning nende tähistatakse XC=1/wC. 4. puutepinnal asuv tõkkekiht Isoprotsessid - protsess mille e.pn siire. n-pooljuhid käigus üks olekuparameetritest (elektronjuhtivus) p-pooljuhid ei muutu. Isoprotsesse on: (aukjuhtivus). 4. isobaariline, isohooriline, Soojusmasina kasutegur. isotermiline. Isotermiline Carno't ringprotsess protsess on protsess, kus -Soojusmasina kasutegur = konstantsel temperatuuril (t°) on antud gaasihulga ruumala temperatuuril 0 °C. (V) pöördvõrdeline rõhuga (p). Isokooriline protsess on Isobaariline protsess on protsess, kus temperatuuri
magnetvoog samuti võrdeline vooluga. =LI, L-induktiivsus (H)henri.Enese induktsioon = BS cos -onBjaSvahel Pooljuhtmaterjalide elektrijuhtivus-Pooljuhtideks nim materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dieelektrikute vahele. (=10-5/107m) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest, vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid...Konstantsel temp on elektron-ouk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtide takistuse temperatuurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10/20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhte kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim n- pooljuhtideks. pooljuhte kus valdavaks on aukjuhtivus nim p- pooljuhtideks. Pooljuht dioodid-Pooljuht dioodid e
dB = k 2 Idl sin 1 / r 2 k 2 = µ 0 / 4 = 10 -7 H / m H (henri)-induktiivsuse ühik dB = k 2 Idl r / r 3 r / r -ühik vektor 40. Pooljuhid Pooljuhtmaterjalide elektrijuhtivus-Pooljuhtideks nim materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dieelektrikute vahele. (=10-5/107m) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest, vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid... Konstantsel temp on elektron-ouk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtide takistuse temperatuurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10/20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhte kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim n- pooljuhtideks. pooljuhte kus valdavaks on aukjuhtivus nim p- pooljuhtideks 41. Elektrolüüs
ρ0 temperatuuuril T [1Ω*m], -eritakistus temp T=0ᵒC , α- võrdetegur. Elektrivool pooljuhtides Materjalid, mis tavaolukorras elektrit ei juhi, kuid soojenedes ja aatomitele energiat juurde andes juhivad. Elektrivoolu kandjateks pooljuhis on elektronid ja augud. Doonorlisandid- annavad hea meelega elektrone ära, akseptorlisandid- võtavad elektrine juurde. Doonor+akseptor = pn-siire. Pn-siirde tagajärjel tekib AUKJUHTIVUS. Elektrivool vesilahustes −¿ +¿ Cl¿ Vesi, kuhu on lisatud elektolüüdid. Kõige tuntum . Kui elektron Na¿ antakse ära, siis NaCl laguneb. Kloor läheb +ile ja Naatrium – ele. Elektrivool gaasides Väga halvad juhid, aga erinevad põhjused (kuumutamine, radioaktiivsete-
energia GRAAFIK: LISANDPOOLJUHID: Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti § Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomid. Doonorlisandid (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. Doonorlisandid annavad pooljuhile juhtivuselektrone. Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes, neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele). Aktseptorlisandid kristallvõres hõivavad elektrone (p-juhtivus). PN- SIIRE PÕHIOMADUS: pn-siire juhib voolu ainult ühes suunas, nn. ventiili omadus (siis, kui ta on pingestatud pärsisuunaliselt, p-osast n-osasse). Siirde päripingestamisel ühendatakse välise vooluallika plussklemm
tugevusest. 40. biot'-savart'-laplace'i seadus- H(henri)- induktiivsuse ühik 41. pooljuhid-nim materjale, mis jäävad oma el. omaduste poolest juhtide ja dielektrikute vahele. . Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõlt temperatuurist , elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilsest survest jne. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus (vabad elektronid) kui ka aukjuhtivus (vabad augud).Materjalideks on seelen, germaanium,räni,galliumarseniid jm. Const. temperatuuril on elektron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtides takistuse temperatuuritegurid on neg ning absoluutväärtuselt 10/20 korda suuremad kui metallidel. n- pooljuhid: ülekaalus elektronjuhtivus; p-pooljuhid: valdavaks aukjuhtivus.Doonorlisand- muudavad valdavaks elektronjuhtivuse; akseptrolisand- muudavad vald aukjuhtivuse 42
tegemist on positiivse iooniga, kui juhtub, et tuleb 1 elektron juurde sii on tegemist negatiivse iooniga. Energeetiline keelutsoon erinev ainete lõikes, annab energiat elektronide liikumiseks mujale Ge 0,73eV Si 1,1 eV eV elektron volt Juhtivus elektronid temperatuuri tõusmisel teatud piirini saavad elektronid juurde energiat ja elektronid pääsevad vabalt liikuma. Koht kus elektron lahkub tahavad teised elektronid tulla. www.hkhk.edu.ee/alaldamine P juhtivus ehk aukjuhtivus negatiivne lisandjuhtivus N juhtivusega pooljuhtivus Doonorid - ained mille väliskihis on rohkem elektrone Aktseptorid (3 midagi...) Pooljuhi omajuhtivus P N siire vahelduvvoolust saab alalisvoolu teha Diood on PN siire millel on 2 elektroni Lisanditeta pooljuht apsoluutse nulli -273kraadi Kelvini on selle temperatuuri juures dielektrikud, ehk ei juhi elektrit Lisanditega omavad juhtivust. Pooljuht ehk PN siire madalatel temperatuuridel säilitab omadused.
klaasist (murdumisnäitaja on suurem kui õhul) prisma läbimisel Kuidas jaotatakse ained elektrijuhtivuse võime järgi? Elektrijuhtivus-aine või materjal või keha võime võimaldada endas elektrivoolu elektrivälja toimel. Ohmi seadus U=I*R. Eletrijuhtivus on mingi keha elektrijuhtivust iseloomustav füüsikaline suurus, mis on pöördvõrdeline takistusega. -Ained jaotatakse elektrijuhtivuse võime järgi:a)elektronjuhtivus, metallides; b)elektronjuhtivus ja aukjuhtivus, pooljuhtides; c)ioonjuhtivus, elektrolüütides; d)elektron-ioonjuhtivus, plasmas Millest sõltub materjali soojusjuhtivustegur? Kuidas kasutatakse materjalide soojusjuhtivuse omadust? Soojusjuhtivus-ainete ja materjalide füüsikalise parameetriga, mis iseloom nende ainete võimet juhtida soojust -Soojustegur oleneb aine või materjali omadustest ja olekust, temperatuurist ning niiskusest. Kasutamine: mida väiksem on materjali soojusjuhtivtegur
Lk 66 Normaalse huumlahenduse piirkonnas 10. Mis on pooljuht? Lk 86 Pooljuhid on kristallilise struktuuriga ja oma elektriliste omaduste poolest asuvad nad elektrijuhtide ja isolaatorite vahepeal. Neil on keelutsoon. (lk 87) 11. Milleks on tarvis viia pooljuhtmaterjalidesse lisandaineid? Lk 90 Doonor- ja aktseptorlisandid rikuvad kristallvõre õiget struktuuri ja muudavad pooljuhi omadusi. Tekivad n-tüüpi (elektronjuhtivus) ja p-tüüpi (aukjuhtivus) pooljuhid. 12. Mida nimetatakse pooljuhi omajuhtivuseks,e. i-juhtivuseks? Lk 88 Kui pooljuhis on vabade elektronide arv võrdne aukude arvuga. 13. Mida nimetatakse n-juhtivuseks?lk 91 n-tüüpi pooljuhis on vabade elektronide arv (kontsentratsioon) suurem kui aukude arv ja seepärast on vabad elektronid põhilisteks voolukandjateks. n-pooljuhi pinnale on kasvatatud 0,1m paksune dielektriku kiht ja sellele kantud metallikiht, mis toimib paisuna
Doonorlisandid-annavad pooljuhile juhtivuselektrone, loovutava kergesti elektrone, voolu tekitajaks on elektronid-elektronjuhtivus. Kui neljavalentse räni kristalli viia lisandainena sisse viievalentset fosfori jääb ringorbiidil üks lisand valentselektron vabaks. Selle eemaldamiseks piisab tühisest energiast ja lisanid aatom muutub peale seda pos. iooniks Aktseptorlisandid- kristallvõres hõivavad elektrone. haaravd vabu elektrone enda koostiseesse, tekivad aines augud-aukjuhtivus. Kui üks räni aatom asendada kolmevalentse boor aatomiga, siis jääb üks kovalentside puudulikus, mille võib täita mõn vaba elektron ning lisandaine aatom muutub neg. iooniks. Kokkuvõttes on mõlemad neutraalsed. P-n siire- terviklik pooljuhitüki piirkond, kus üks juhtivuse tüüp asendub teisega. Siirde päripingestamisel ühendatake välise vooluallika plussklemm pooljuhitüki p-osaga ning miinusklemm n-osaga
Faraday I seadus elektrolüüsi kohta. Elektrolüüsi rakendusnäiteid. Elektrivool gaasides. Sõltuv ja sõltumatu gaaslahendus. Kasutusnäited. Elektrivool vaakumis. Termoemissioon. Elektronkiir, elektronkiiretoru. Elektrivool pooljuhtides. Klassikaline elektronteooria. Tsooniteooria. Juhi, pooljuhi ja dielektriku elektrijuhtivuse põhjendamine tsooniteooriaga. Pooljuhtide omajuhtivus ja selle rakendus: termotakisti, fototakisti, pooljuhtdetektor. Pooljuhtide legeerimine. Elektronjuhtivus ja aukjuhtivus. pn-siire. Pooljuhtdiood, selle kasutamine. Transistor, selle kasutamine. Kiip, selle kasutamine analoog ja digitaallülitustes. 3 Magnetväli: Püsimagnet, püsimagnetite vastastikmõju, magnetpoolused. Magnetväli. Püsimagneti ja vooluga juhtme magnetväli. Magnetvälja jõujooned. Vooluelement. Voolude vastastikmõju. Ampere'i seadus. Voolutugevuse ühik amper. Magnetinduktsioon
Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti. Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomeid. Lisandeid ja järelikult ka pooljuhte on kaks tükki: 1 Doonorlisadind (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. 2 Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes, neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele). · Pn-siire põhiomadus (sire päri- ja vastupingestamine) Pn-siire juhib voolu ainult ühes suunas, nn. ventiili omadus (siis, kui ta on pingestatud pärsisuunaliselt, p-osast n-osasse). Vool on sellistel siiretel tavaliselt milliamprite suurusjärgus. Siirde pärivool sõltub pingest ligikaudu eksponentsiaalselt
38. Mis on juhtivustsoon? Kas pooljuhid juhivad elektrit? Kuidas on see võimalik? Juhtivustsoon on keelutsoonile järgnev täitmata tsoon. Pooljuhis olevad elektronid on küllalt energeetilised ja hüppavad soojusenergiast tulenevalt üle keelutsoonide juhtivustsooni. Kuna juhtivustsoonis on palju vabu alatasemeid, siis saab väli elektrone kiirendada ja tekitada elektrivoolu. Sellest tulenebki nende võime osaliselt elektrit juhtida. 39. Kirjelda aukjuhtivust? Aukjuhtivus on valentsitsooni elektronide võime täita valentstsooni auke, mis on tekkinud elektronide siirdumisel valentstsoonist juhtivustsooni. Näiteks kristallis haarab ioniseeritud aatom kaotatud elektroni asemele naabri oma, see omakorda järgmise jne. auk on positiivse laenguga ja triivib vooluallika negatiivse vooluse poole. 40. Mis on sisefotoefekt ehk fotojuhtivus? Sisefotoefekt ehk fotojuhtivus on täiendavate voolukandjate vabastamine pooljuhis
Pos. laeng=neg. laeng, mistõttu metall tavalisestes tingimustes on neutraalne. Elektrivool metallides kujutab endast elektronide suunatud liikumist. 27. VOOL POOLJUHTIDES Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dielektrikute vahele. Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest , vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on nt seleen, germaanium, räni, galliumarseniid. Konstantsel temperatuuril on elektron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu, pooljuhtide takistuse temperatuuritegurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10 / 20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhtidel eristatakse omajuhtivust ja lisandjuhtivust. Omajuhtivus tekiv elektronide üleminekul valentstsooni ülemistelt tasemetelt juhtivustsooni. ρ=I0l∆W/2KT
RC=1/c Vihikust: Elektrivool pooljuhtides Pooljuhid on juhtivusomaduste suhtes juhtide ja dielektrikute vahepealsed, nende juhtivus sõltub olulisel määral välistingimustest (temp jne).Ained: Germaanium Ge,Räni Si, Se Omajuhtivus Pooljuhis on vabadeks laengute kandjateks elektronid ja augud. Elektrivool pooljuhtides on elektronide ja aukude suunatud liikumine Lisandjuhtivus Elektronjuhtivus e. n-juhtivus e. doonor juhtivuse korral on põhilisteks laengukandjateks elektronid. Aukjuhtivus e. p-juhtivus e. aktseptorjuhtivuse korral on põhilisteks laengukandjateks augud. Transistori põhiomadus on, et baasvoolu väikesed muutused põhjustavad kollektoris suuri muutusi. Seega saab kasutada transistorit elektrivoolu võimendamiseks. Transistori vooluvõimendustegur: = lc/lB Vihikust: Tranformaator, trafo Transformaatorit kasutatakse vahelduvpinge muutmiseks. Transformaator töötab elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel.
34. Lisandjuhtivuse tekitamine pooljuhis? 35. Mis on n-juhtivus ja p-juhtivus? Elektronjuhtivus ehk N-juhtivus – pooljuhi juhtivus, mille põhjustavad välismõjude toimel pooljuhis tuumade mõjupiirkondadest lahkunud elektronid. N-juhtivusega pooljuhi saamiseks lisatakse neljavalentsele pooljuhile viievalentset lisandit (mõni miljondik %). Lisandit nimetatakse doonoriks, milleks võib olla arseen, antimon, fosfor. Iga doonor tekitab pooljuhis ühe vaba elektroni. Aukjuhtivus ehk P-juhtivus – pooljuhi juhtivus, mille põhjustavad välismõjude toimel pooljuhis tekkinud augud. P-juhtivusega pooljuhi saamiseks lisatakse pooljuhile kolmevalentset lisandit ehk aktseptorit. Aktseptoriks võib olla indium, gallium, boor. 36. Mis on pn – siire? PN-siire – tehnoloogilise protsessiga saavutatud P-juhtivusega ja N-juhtivusega pooljuhi piirikiht. Kui räni kristalli doteerida selliselt, et tekib kaks erineva juhtivusega tsooni, siis nende
enda koostisse (aktseptorlisandid). Viimasel juhul tekivad aines nn augud, millel positiivne laeng ja need saavad aines vabalt liikuda. Auguks nimetatakse elektroni puudumist keemilises sidemes (tühi koht ehk auk sidemes). Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhivus (laengukandjad negatiivsed). Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti kutsu- takse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus (laengukandjad positiivsed). Kindlaid piire kolme ainerühma vahel ei ole. Juhtide korral on vabade laengukandjate arv suurem või natuke väiksem aatomite või molekulide arvust (näiteks kraanivee korral on vabu laengukandjaid ca 100... 1000 korda vähem kui veemolekule). Pooljuhtides on vabu laengukandjaid aatomite arvust vähem ca 10 6 korda, dielektrikute korral aga üle 109 korra vähem. 5.8.1. Pooljuhtelektroonika
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. Puhtas pooljuhis on vabade elektronide arv võrdne aukude arvuga. Puhta pooljuhi juhtivust nimetatakse omajuhtivuseks (ingl.k. intrinsic conduction) ja sellist pooljuhti i-pooljuhiks (lühend inglisekeelsest terminist: intrinsic semiconductor). Puhta pooljuhi saamiseks on nõutav puhtusaste mitte enam kui 1 võõraatom 1010 põhiaine aatomi kohta. Võrdluseks võib tuua näite, et kui maakera ümbermõõtu (~ 40 000 km)
magnetväli ( elektriväli: H ( E (U) (vooluga juhis) * vastavas juhis (pooljuhis) vajalik laengukandjate suur liikuvus (sobivad veel Ge, GaAs) InP (indiumfosfiid) Kasut.: pooljuhtlaserites valgusdioodides kõrgsagedusgeneraatorites transistorides valgustundlikes elementides In (lihtaine) – peam. kasutusalad Ge ja Si äärmiselt tähtis lisand (tekitab p-n ülemineku pooljuhtides) p - aukjuhtivus n - elektronjuhtivus ↑ In [Ge kristalli ühendatud In-kihiga kaetud kontakttraat – see ongi pooljuhtdiood p - n - p -struktuur: transistorid (pooljuhttrioodid)] hermetiseeriv materjal vaakumseadistes ja kosmoseaparaatides ühendusmaterjal piesoelektril. kristallidele laagrite pinnakatted (vähendab hõõrdumist, pikendab laagrite eluiga) kattematerjal peeglitele ja reflektoritele (õhuke pealmine kiht)
Laengukandjaid on siin kahesuguseid ja eristatakse ka kahesugust juhtivust. Elektronide liikumisest tingitud juhtivust nimetatakse elektronjuhtivuseks ehk N-juhtivuseks (sõnast "negative"), aukude liikumisest tingitud juhtivust aga aukjuhtivuseks ehk P- juhtivuseks(sõnast "positive"). Peale omajuhtivuse on sobivate lisandite lisamisega materjalile võimalik kunstlikult tekitada täiendavat - lisandjuhtivust. Lisanditest tingitud juhtivus on alati üheliigiline, s.t. kas elektron- või aukjuhtivus. Lisandjuhtivuse tekitamiseks lisatakse pooljuhtmaterjalile kas kolme- või viievalentseid lisandeid, mis peavad ise olema võimalikult puhtad ja lisandite hulk peab olema selline, et säiliks ainele tüüpiline kristallstruktuur. Vaatleme esmalt olukorda, kus põhiainele on lisatud viievalentset lisandit, milleks võib olla antimon (Sb), arseen (As) või fosfor (P) Viievalentse lisandi aatom võtab aine struktuuris endale koha analoogiliselt põhiaine aatomile, kuid tema ühele elektronile ei
kahesugust juhtivust. Elektronide liikumisest tingitud juhtivust nimetatakse elektronjuhtivuseks ehk N-juhtivuseks (sõnast "negative"), aukude liikumisest tingitud juhtivust aga aukjuhtivuseks ehk P- juhtivuseks(sõnast "positive"). Peale omajuhtivuse on sobivate lisandite lisamisega materjalile võimalik kunstlikult tekitada täiendavat - lisandjuhtivust. Lisanditest tingitud juhtivus on alati üheliigiline, s.t. kas elektron- või aukjuhtivus. Lisandjuhtivuse tekitamiseks lisatakse pooljuhtmaterjalile kas kolme- või viievalentseid lisandeid, mis peavad ise olema võimalikult puhtad ja lisandite hulk peab olema selline, et säiliks ainele tüüpiline kristallstruktuur. Vaatleme esmalt olukorda, kus põhiainele on lisatud viievalentset lisandit, milleks võib olla antimon (Sb), arseen (As) või fosfor (P) Viievalentse lisandi aatom võtab aine struktuuris endale koha
koostisse (aktseptorlisandid). Viimasel juhul tekivad aines nn augud , mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes. Neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele. Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhivus (laengukandjad negatiivsed). Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti kutsutakse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus (laengukandjad positiivsed). Kindlaid piire kolme ainerühma vahel ei ole. Juhtide korral on vabade laengukandjate arv suurem või natuke väiksem aatomite või molekulide arvust (näiteks kraanivee korral on vabu laengukandjaid ca 100... 1000 korda vähem kui veemolekule). Pooljuhtides on vabu laengukandjaid aatomite arvust vähem ca 106 korda, dielektrikute korral aga üle 10 9 korra vähem. Pooljuhtelektroonika
annaabi.ee 
