Ferrimagneetikul on samuti püsiv magnetmoment olemas, kuid momendid on antiparalleelse suunaga, kuid ühes suuna magnetmoment on väiksem kui teine, ehk siis üks suund domineerib. 9. Kuidas sõltub metallide eritakistus temperatuurist? Mittepolaarsete metallide eritakistus suureneb temperatuuri kasvades. Polaarsete metallide eritakistus --------------------------------------------- Hõreda pakisega ioonsetel dielektrikutel temperatuuri tõustes kaod suurenevad -------------------------------------------------------------------------------------------------- Amorfsetel ioonsetel dielektrikutel esineb kahte tüüpi kadude sõltuvusi. Esimest tüüpi kadude puhul ei sõltu kaod temperatuurist, kuid teist tüüpi kadude puhul kasvavad kaod temperatuuri tõustes oluliselt. Senjettelektrikutel ----------------------------------------------------------------
Nii saavad elektronid liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust. DIELEKTRIKUD. Dielektrikutes on valentselektronide energiatsoon elektronide poolt täielikult hõivatud. Elektronide liikumisvabadus puudub, pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb laia(10 eV) keelutsooni taga. Elektronied ei suuda seda keelutsooni ületada. Elektrivoolu ei teki. POOLJUHID. Madalala temperatuuril on valentselektronide energiatsoon täielikult hõivatud. Keelutsoon on oluliselt kitsam kui dielektrikutel. Seetõttu suudavad elektronid osaliselt juba toatemperatuuril soojusliikumise energia arvelt minna valentstsoonist juhtivustsooni. Valentstsooni jäävad maha täitmata elektroniseisundid ehk augud. Auguks nimetatakse elektroni puudumist keemilises sidemes. Valentselektronide järjestikuste ülehüpete teel liigub auk ühest kovalentsidemest teise. Augud käituvad nagu positiivse laenguga osakesed. Pooljuhi tähtsamaks energeetiliseks parameetriks on tema keelutsooni laius
5 1. senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt 2. ohmi seadused 3. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 4. elektromagnetiline induktsioon 5. valguse prameetrid 1. Senjettelektrikud on eri liiki dielektrikud, mille polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad tekkida ainult kristallilistel ainetel. Kui tavalistel dielektrikutel on E vahemikus 10, siis senjettidel on see vahemikus 10 000- 100 000. Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. 2. Ohmi seadus- mööda homogeenset metallijuhti kulgeva voolu tugevus(I) on võrdeline pingelanguga(U) juhil. I=U/R (A) R-juhi elektritakistus(oom) R=l/S l- juhi pikkus S-ristlõikepindala -elektriline eritakistus 3
valmistamiseks. IOONJUHID Ioonjuhtivusega elektrijuhid on elektrolüüdid, harilikult hapete, aluste või soolade lahused. Nende juhtivus tuleneb sellest, et vees keemiline side dissotsieerub, s.t molekul laguneb katiooniks ja aniooniks, mis on vees vabalt liikuvad. DIELEKTRIKUD JA POOLJUHID Materjali, mis elektrit ei juhi, nimetatakse dielektrikuks ehk isolaatoriks. Aineid, mille juhtivus toatemperatuuril on väiksem kui metallidel ja suurem kui dielektrikutel, nimetatakse pooljuhtideks. Puhta pooljuhi elektritakistus on peaaegu sama mis dielektrikul. Erinevalt juhtidest pooljuhtide takistus temperatuuri tõustes väheneb. TÄNAN KUULAMAST!
5 1. senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt 2. ohmi seadused 3. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 4. elektromagnetiline induktsioon 5. valguse prameetrid 1. Senjettelektrikud on eri liiki dielektrikud, mille polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad tekkida ainult kristallilistel ainetel. Kui tavalistel dielektrikutel on E vahemikus 10, siis senjettidel on see vahemikus 10 000- 100 000. Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. 2. Ohmi seadus- mööda homogeenset metallijuhti kulgeva voolu tugevus(I) on võrdeline pingelanguga(U) juhil. I=U/R (A) R-juhi elektritakistus(oom) R=ƿl/S l-juhi pikkus S-ristlõikepindala ƿ-elektriline eritakistus 3
lihtsate bioloogiliste süsteemide omadusi Spekter - Mingeid objekte iseloomustava füüsikalise suuruse väärtuste kogum ja nende väärtuste jaotus paljudest sellistest objektidest koosnevas süsteemis Tsooniteooria - teooria, mille kohaselt võivad aatomi (molekuli, kristalli) elektronid eksisteerida ainult teatud kindlatel energiatasemetel, mille vahel võib olla keelutsoon; juhtidel keelutsoon praktiliselt puudub, dielektrikutel on ulatuslik keelutsoon Radioaktiivsus - ebastabiilse (suure massiga) aatomituuma iseeneselik lagunemine, millega kaasneb radioaktiivne kiirgus; samuti ebastabiilsete elementaarosakeste (nt neutron) lagunemine; samuti igasugune tuumade võime iseeneslikult kiirata Termotuumareaktor - seade, millega tekitatakse kontrollitud termotuuma- reaktsiooni; hetkel sellist seadet ei eksisteeri, mis annaks rohkem energiat, kui esialgse reaktsiooni esilekutsumiseks üldse kulus
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 Eristatakse elektronjuhtivus (n-tüüpi) ja aukjuhtivus (p-juhtivus). 8
omadustelt kuuluvad mitmesse liiki või ei sobi üldse varasemalt antud klassikalise klassifikatsiooniga. Käesolevad töös annan ülevaate dielektrikutest ehk (elektri)isoleermaterjalidest.Mõiste dielektrik on siiski mõnevõrra laiem mõiste,kuna lisaks isoleermaterjalidele kuuluvad sinna ka näiteks elektreedid ja piesoelektrikud. 1.DIELEKTRIKUD 1.1 Elektrilised põhiomadused Dielektrikud leiavad kasutust peamiselt elektriisoleermaterjalidena. Dielektrikutel on väga väike elektrijuhtivus ja nad polariseeruvad elektriväljas. Dielektrikuid iseloomustavad järgmised elektrilised omadused: polarisatsioon, elektrijuhtivus, elektriline tugevus ja dielektrikuskaod. . Aine ehituse poolest jagunevad dielektrikud neutraalseteks ja polaarseteks. Neutraalsed dielektrikud koosnevad aatomitest ja molekulidest, mille positiivse ja negatiivse laengu keskmed ühtivad (nt vesinik, inertgaasid). Polaarsed dielektrikud koosnevad
määramine *täpseks pikkuse ja nurkade mõõtmiseks *pindade töötluse kvaliteedi hindamiseks 1. senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt 2. ohmi seadused 3. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 4. elektromagnetiline induktsioon 5. valguse prameetrid 1. 5.1 Senjettelektrikudon eri liiki dielektrikud, mille polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad tekkida ainult kristallilistel ainetel. Kui tavalistel dielektrikutel on E vahemikus 10, siis senjettidel on see vahemikus 10000-100000. Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. 2. 2.Ohmi seadus-mööda homogeenset metallijuhti kulgeva voolu tugevus(I) on võrdeline pingelanguga(U) juhil. I=U/R (A) R-juhi elektritakistus(oom) R= l/S l-juhi pikkus S- ristlõikepindala -elektriline eritakistus 3. 3.Elektrolüüsi kasutamine tehnikas
seda.Polarisatsiooni tugevust iseloomustatakse aine ruumiühiku dipoolmomendiga P = 1/"delta"V"sum"p Väljatugevuse nõrgenemist iseloomustatakse aine dielektrilise läbitavusega ehk konstandiga "epsilon" ,milline on alati suurem kui üks. Piesoelektriline efekt Senjettelektrikud on eri liiki dielektrikud, mille polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad tekkida ainult kristallilistel ainetel. Kui tavalistel dielektrikutel on E vahemikus 10, siis senjettidel on see vahemikus 10 000 100 000. Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Piesoelektriline efekt on ka räni kristallidel, mida kasutatakse ka tehnikas, näit. kvartsgeneraatorid. Elektrimahtuvus ja kondensaatorid Elektrimahtuvus laeng, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga
elektromagnetvälja leviku kiirusega. Väga kure on elektronpolarisatsioon, mis seisneb aatomi elektronide nihkumises tuuma suhtes (toimub "10"1 sekundi jooksul). Tahketes ioonvõrega dielektrikutes toimub ioonide nihkumine - ioonpolari-satsioon "10"lj sekundi jooksul. Dipoolpolarisatsiooni korral (10"6...10~10 sekundi jooksul) toimub dipoolide orienteerumine välja sihis. Struktuurpolarisatsiooni iseloomustab aine suuremate struktuuriüksuste pöördumine. Mõnedel dielektrikutel (senjettelektrikutel) tekib polarisatsioon iseeneslikult, mõnedel (piesoelektrikutel) mehaanilise deformatsiooni toimel. Mõnedel tugevasti polaarsetel isoleermaterjalidel esineb nn. elektreetpolari-satsioon. Taolised materjalid jäävad pärast välise, polarisatsiooni esilekutsuva mõju eemaldamist polariseerituks. Neid materjale nimetatakse elektreetideks (püsimagnetite elektrilised analoogid). uid laiema leviku saavutasid nad pärast II maailmasõda
Metalljuhtme korral on selle takistus võrdeline juhtmelõigu pikkusega l ja pöördvõrdeline juhtme ristlõike pindalaga S: . Võrdetegur oleneb juhtme materjalist: seda tegurit nimetatakse materjali eritakistuseks. Mida väiksem on juhtme materjali eritakistus, seda paremini see materjal voolju juhib. Kolm parimat metallist elektrijuhti on hõbe, vask ja alumiinium; kõigil neil on eritakistus suurusjärgus 10-8*m. Raua eritakistus on sellest umbes 10 korda suurem. Dielektrikutel on eritakistus väga suur. Näiteks klaasil on see 109-1012*m. 5. TAKISTITE JADA- JA RÖÖPÜHENDUS Jadaühenduse juhul on kõiki takisteid läbiva voolu tugevus I. Potentsiaalide erinevuse takistite otstel saame avaldada Ohmi seaduse kaudu. , , , kus R1, R2, R3 on takistite takistused. Suurused U1, U2 ja U3 nimetatakse ka pingelanguks vastavalt takistustel R1, R2 ja R3. Pingelang kõigil kolmel takistusel kokku tuleb: U= U1+U2+U3=I(R1+R2+R3).
nende mahu- või pinnaerijuhtivust. 39.Millised on piesoelektriliste materjalide omadused ja kasutus alad? Piesoelektriline efekt seisneb polarisatsiooni tekkimises dielektriku sees ja laengute kogunernises välispindadel mehaaniliste jõudude toimel ja dielektriku mõõtmete muutumiseks rakendatud välise elektrivälja toimel, kusjuures tekkiv deformatsioon on proportsionaalne rakendatud elektrivälja tugevusele Piesoelektriline nähtus esineb näiteks kristallilise ehitusega dielektrikutel (kvarts, termaliin, senjettsool jne.). Piesoelektrilisi kristalle sisaldavaid piesoelemente rakendatakse raadiotehnikas generaatorite sageduse stabiliseerimiseks (kvartskristallresonaator), elektroakustikas elektriliste võnkumiste muundamiseks (mehaaniliseks ja vastupidi), mõõtmistehnikas (piesoandurid) jne. 40.Nimetage pool- ja ülijuht materjale ning millised on nende omadused, kus neid kasutatakse?
Niiviisi loodud tähtühendus peab olema sümmeetriline: R l= RWU = R2 ( RWU on vattmeetri pingemähise takistus), sest ainult siis tekib liinijuhtme ja tehisneutraalpunkti vahel 3 korda väiksem faasipinge. Jällegi P = 3Pf kolmefaasilise ahela aktiivvõimsus 31. Pooljuhtseadiste klassifikatsioon - Pooljuhtideks loetakse aineid eritakistusega 10 -6 kuni 106 m, mis on suurem kui elektrijuhtidel ja väiksem kui dielektrikutel. Tähtsamad pooljuhid on germaanium ja räni, seleen ja ühenditest galliumarseniidja indiumantimoniid. 32. Pooljuhttakistid - termotakisti on seade, mis põhineb metalli (peamiselt peenike plaatina- või vasktraadi) või pooljuhi elektritakistuse sõltuvusel temperatuurist. Pooljuhttermotakisteid on kahte tüüpi : a) Termistorid - valmistatakse metallioksiididest ja nende takistus väheneb temperatuuri tõustes ning seega nende takistuse temperatuuritegur on negatiivne
A) Dielektrikud ja elektrijuhid B) Dielektriku polarisatsioon tu gevam C) (Di)elektriline vastuvõtlikus D) Gaussi teoreem elektrostaatilise välja jaoks aines E) Ääretingimused dielektrikute lahutuspinnal F) Senjettelektrikud Senjettelektrik on eri liiki dielektrik, milles polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Kui tavalistel dielektrikutel on � suurusjärgus 10, siis senjettelektrikutel võib see ulatuda 10-tuhandeni või isegi 100-tuhandeni. Sellises aines kahaneb välja tugevus peaaegu nullini 12. Elektrijuhid elektriväljas a. Elektriväli juhi sees ja selle pinnal b. Elektrimahtuvus c. Kondensaator d. Laengutesüsteemi ja elektrivälja energia A) Elektriväli juhi sees ja selle pinnal B) Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus iseloomustab elektrit juhtiva keha või kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut
36. Kuidas saab tsoonide järgi eristada pooljuhti dielektrikust? Pooljuhte eristab dielektrikutest keelutsooni laius. Kui see tsoon on suhteliselt kitsas on tegu pooljuhiga, kui lai siis dielektrikuga. 37. Miks on metallid suurepärased elektrijuhid? Miks dielektrikud ei juhi voolu? Metallide pooltäidetud tsoonis on külluses nii elektrone kui ka vabu alatasemeid ehk energia kasvuruumi. Sellepärast ongi nad head elektrijuhid. Dielektrikutel on tühjas juhtivustsoonis palju energiaruumi, kuid seal pole elektrone, mida see väli liikuma saaks panna. Seetõttu ei juhigi nad voolu, vaid on isolaatorid. 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
tugevust dielektriku elektriliseks tugevuseks El: E1 = U1/h , kus h dielektriku paksus. Dielektriku elektrilist tugevust väljendatakse tavaliselt kilovoltides mm kohta. Läbilöök tekib elektriliste, soojuslike ja elektrokeemiliste protsesside tagajärjel, mis on tingitud elektrivälja poolt. Peamise gaasilise dielektriku õhu läbilöögipinge on tunduvalt väiksem, kui suuremal osal vedelatel ja tahketel dielektrikutel. Läbilöök õhus on tingitud peamiselt nn löökionisatsioonist. Õhus on alati teatud (küll väga väike) hulk ioone, mis on tekkinud kosmilise kiirguse poolt gaasimolekulide ioniseerimisel. Elektriväljas need ioonid kiirendatakse. Kui ioonide liikumiskiirus ja vastav kineetiline energia saavad küllaldaseks, et põrkumisel neutraalsete molekulidega viimaseid ioniseerida, tekibki löökionisatsioon.
vajaminev elektrivälja tugevus erinev. Dielektrikuskadu on elektrivälja toimel dielektrikus tekkiv soojusenergia. 4.3 Senjettelektrikud ja piesoelektrline effekt. Senjettelektrik on eri liiki dielektrik, milles polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad esineda ainult kristallilistel ainetel. Kristall jaguneb piirkondadeks, mis on ideaalselt polariseerunud. Neid piirkondi nimetatakse doomeniteks. Kui tavalistel dielektrikutel on dielektriline läbitavus suurusjärgus 10 , siis senjettelektrikutel on see suurusjärgus 10000 - 100000 . Lisaks sellele võib polarisatsioon tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Nähtust nimetatakse piesoelektriliseks effektiks. Piesoelekter (piesein kreeka keelest ~pigistus) on elektrilaeng, mis tekib paljudes materjalides mehhaanilise surve korral. Sellisteks materjalideks on näiteks DNA, osad valgud
lust (kontaktide lagunemiskindlust sädelahenduste toimel), keevitumiskindlust, samuti keemilist ja mehaanilist vastupidavust. Ükski metall ega kee- 73 3. ELEKTRIMATERJALID materjalidele kuuluvad sinna ka näiteks elektreedid ja piesoelektrikud. 3.1. Sissejuhatus Dielektrikutel on väga väike elektrijuhtivus ja nad polariseeruvad elektriväljas. Dielektrikute hulka kuuluvad kõik gaasid ning osa vedelikke ja tahkeid aineid. Aine ehituse poolest jagunevad dielektrikud Elektrimaterjalideks nimetame materjale, mil-
eristatakse purustavaid ja mittepurustavaid katseid (teime). 46) Dielektrikud ja isoleermaterjalid. Nende kasutusvaldkonnad. Dielektrikud leiavad kasutamist peamiselt elektriisoleermaterjalidena; nendele pöörataksegi käes- olevas peatükis põhitähelepanu. Mõiste dielektrik on siiski mõnevõrra laiem, kuna lisaks isoleer- materjalidele kuuluvad sinna ka näiteks elektreedid ja piesoelektrikud. Dielektrikutel on väga väike elektrijuhtivus ja nad polariseeruvad elektriväljas. Dielektrikute hulka kuuluvad kõik gaasid ning osa vedelikke ja tahkeid aineid. Aine ehituse poolest jagunevad dielektrikud neutraalseteks ja polaarseteks. Neutraalsed dielektrikud koosnevad aatomitest ja molekulidest, mille positiivse ja negatiivse laengu keskmed ühtivad (näit. vesinik, inertgaasid, polüeteen). Polaarsed dielektrikud koosnevad molekulidest, mille positiivse ja negatiivse laengu keskmed ei ühti (näit
Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 1 3.1. Pooljuhtmaterjalid Pooljuhtseadised on elektroonikas kasutatavad seadised, mille töö põhineb pooljuhtide omaduste ärakasutamisel. Pooljuhtseadiste hulka kuuluvad näiteks pooljuhtdioodid, türistorid, transistorid, integraalskeemid jm elektroonikakomponendid. Pooljuhid on ained, mille erijuhtivus on väiksem kui elektrijuhtidel (metallidel) ja suurem kui dielektrikutel. Joonis 3.1. Mõnede materjalide paiknemine eritakistuste skaalal [6]. Kui valmistada kolmest erinevast materjalist - vask Cu (metall ja elektrijuht), puhas räni Si i (pooljuht; indeks i tähistab omajuhtivusega puhast pooljuhtmaterjali) ja polüvinüülkloriid (PVC, dielektrik) - igaühest varras pikkusega 1 m ja ristlõikega 1 mm2, siis oleksid nende varraste takistused järgmised (tabel 3.1): Tabel 3.1. Kolmest erinevast materjalist valmistatud varraste võrdlus [6].
seega 1 E dS 0 p E E dS qV q P , (11.13) S S 0 kus qV tähistab pinna sisse jäävaid vabu laenguid, q P esialgse elektrivälja toimel indutseeritud polarisatsioonilaenguid. Et polarisatsioonilaenguid dielektrikutel on praktikas väga raske mõõta, tuleb valemile (11.13) anda selline kuju, et ta sisaldaks ainult vabu laenguid. Selleks oletame, et esialgu oli meil tegu ainult vaakumiga, milles asetsesid mingid vabad laengud, nende elektrivälja tugevuse voog läbi mingi kinnise pinna avaldub 1 0 qV . S E dS 0 (11.14)
annaabi.ee 
