Temperatuur, °C tõus = 0,10814 ± 0,00169 vabaliige = 24,26704 ± 0,09054 10,5 10 Naturaallogaritm pooljuhi takistusest, ln 9,5 9 8,5 8 7,5 7 0,0027 0,0028 0,0029 0,003 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034
Takistuse temperatuurisõltuvus. Praktikum nr. 6. Metalli takistuse temperatuuriteguri ja pooljuhi omajuhtivuse aktivatsioonienergia määramine.
KATSEANDMED Tabel 1. Takistuse temperatuurisõltuvus Temperatuu Metalli Pooljuhi Nr. r °C takistus Ω takistus Ω 1/T lnR 0,0032 8,4664 1 30 117,7 4752,5 99 26 0,0032 8,4078 2 32 118,6 4482,3 77 92
Takistuse temperatuurisõltuvus KATSEANDMETE TABEL Tabel 1: Metalli takistuse temperatuurisõltuvus Uuritav metall: m2 Uuritav pooljuht: p2 Mõõtesamm: 3oC Temp Metalli takistus Pooljuhi takistus o C 1 14 27,4 7785,8 2 17 27,7 7159,5 3 20 28,3 6508,6 4 23 28,6 5759,5
Tallinna Tehnikaülikooli Füüsika instituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 12 OT allkiri: Takistuse temperatuurisõltuvus Töö eesmärk: Töövahendid: Metalli ja pooljuhi takistuse tempe- Metalli ja pooljuhi tükid õliga täidetud ratuurisõltuvuse võrdlemine, katseklaasides, elektriahi, termomeetrid, poolju-hi omajuhtivuse autotransformaator, oommeeter, lüliti, tekkimiseks vajali-ku ühendusjuhtmed. aktivatsioonienergia arvutamine. Skeem Töö teoreetilised alused. Küllalt laias temperatuurivahemikus sõltub juhi takistus temperatuurist järgmiselt:
füüsika instituut Üliõpilane: Üllar Alev Teostatud:14.02.07 Õpperühm: EAEI-21 Kaitstud: Töö nr. 12 OT Takistuse temperatuurisõltuvus Töö eesmärk: Töövahendid: Metalli takistuse temperatuuriteguri määramine. Metallist ja pooljuhist katsekehad elektriahjus, Pooljuhi omajuhtivuse aktivatsioonienergia komputeriseeritud mõõteseade (vt. lisajuhend), isiklik diskett ja määramine. vähemalt üks leht valget paberit formaadis A4. Skeem Töö käik. 1. Küsige juhendajalt konkreetne tööülesanne. 2. Katseseadet kasutage lisajuhendis esitatud suuniste järgi. 3. Mõõtmistulemused printige kindlasti välja ja esitage juhendajale kontrollimiseks. 4
vabale lisandinivoole, jättes seejuures endast järele auke valentstsoonis. Augud aga võivad pooljuhis elektrivälja toimel vabalt liikuda. Selliseid lisandiaatomite energianivoosid nimetatakse aktseptornivoodeks (vastuvõtvateks) ning vastavaid lisandeid aktseptoriteks. Aktseptorlisanditega pooljuhid on seega aukjuhtivusega ehk p-tüüpi pooljuhid. pn-siire pärivoolu resiimis: Pooljuhtelektroonikas kasutatakse voolu alaldamiseks pn-siiret, mis tekib p- ja n-tüüpi pooljuhi kontaktkihis. Kui vooluallika plussklemm ühendada p- pooljuhi ning miinus n-pooljuhiga, siis n-kihi elektronid kanduvad elektrivälja toimel p-kihti. Valentstsooni augud liiguvad aga p-kihist sama välja toimel vastassuunas (samaväärne elektronide liikumisega plussklemmi suunas). Sellises päripingestatud lülituses diood juhib voolu. pn-siire vastuvoolu resiimis: Kui vooluallika plussklemm ühendada n-pooljuhi ning miinus
17. Et keelutsoon on suhteliselt kitsas, saab mõningane osa valentsitsooni elektronidest kristallvõre soojusvõnkumiselt küllalt energiat, et hüpata üle keelutsooni juhtivtsooni. Ehk temperatuuri tõustes saavad osakesed rohkem energiat. 18. Pooljuhi omajuhtivusega on tegemist, kui väliste mõjudel tekivad vabad elektrionid ja augud üheaegselt on tundlikud temperatuuri muutustele. Teda iseloomustatakse eritakistuse abil.POOLJUHID ·Asuvad juhtivuselt mittejuhtide ja juhtide vahepeal. ·Tüüpilised pooljuhid on räni ja germaanium. Mõlemad neljavalentsed. ·Pooljuhtide juhtivus sõltub oluliselt temperatuurist, valgustatusest ja lisanditest.
Tallinna Tehnikaülikooli Füüsika instituut Üliõpilane: Sergei Ovsjanski Teostatud: Õpperühm: IAEB 21 Kaitstud: Töö nr. 12 OT allkiri: Takistuse temperatuurisõltuvus Töö eesmärk: Töövahendid: Metalli ja pooljuhi takistuse tempe- Metalli ja pooljuhi tükid õliga täidetud ratuurisõltuvuse võrdlemine, poolju- katseklaasides, elektriahi, termomeetrid, hi omajuhtivuse tekkimiseks vajali- autotransformaator, oommeeter, lüliti, ku aktivatsioonienergia arvutamine. ühendusjuhtmed. Skeem Nr Temp Temp Metall Pooljuht Ln(R) 1/T (1/K) °C K Oom Oom 1 34 307 28 237.8 5.471 0.0033 2 36 309 28.6 209.5 5.345 0.0032
kõrgetel metallide sulamistemperatuurid. Viimane vastuvõetud temperatuuriskaala defineerib nii rahvusvahelise Kelvini temperatuuri, mille tähiseks on T90 ja sümboliks K, kui ka rahvusvahelise Celsiuse temperatuuri, mille tähiseks on t90 ja sümboliks °C. Ühtlasi seotakse need kaks skaalat omavahel. t90/°C = T90/K - 273,15 Takistuse temperatuurisõltuvus Töö eesmärk: Töövahendid: Metalli ja pooljuhi takistuse tempe- Metalli ja pooljuhi tükid õliga täidetud ratuurisõltuvuse võrdlemine, poolju- katseklaasides, elektriahi, termomeetrid, hi omajuhtivuse tekkimiseks vajali- autotransformaator, oommeeter, lüliti, ku aktivatsioonienergia arvutamine. ühendusjuhtmed. Töö teoreetilised alused. Küllalt laias temperatuurivahemikus sõltub juhi takistus temperatuurist järgmiselt: R = (1 + t ) [1]
30.5 30 29.5 29 28.5 28 Takistus, 27.5 27 26.5 26 25.5 20 25 30 35 40 45 50 55 Temperatuur, oC tõus = 0,09227 ± 0,00917 vabaliige = 25,46482 ± 0,31691 Pooljuhi takistuse sõltuvus temperatuurist 10 9.5 9 Naturallogaritm pooljuhi takistamisest, ln 8.5 8 7.5 0 0 0 0 0 0 0 0
laengukandjaks ehk voolupõhjustajaks. Lahkunud elektroni kohale jääb struktuuris vaba koht ja aatom omandab positiivse laengu. Seda vaba kohta võib vaadelda positiivse laengu kandjana, sest ta võib täituda mõne kõrval aatomi elektroniga. St ta käitub vastupidiselt elektronile. Puhastes pooljuhtides tekkivale elektrijuhtivusele on iseloomulik, et alati tekib pooljuhis elektrone ja auke ühepalju. Kirjeldatud juhtivust nimetatakse pooljuhi omajuhtivuseks. Omajuhtivusele on iseloomulik väga tugev temperatuuri sõltuvus. Sest mida kõrgem on aine temperatuur, seda suurem on elektronide kiirus ja seda rohkem tekib elektrone ja auke. Omajuhtivuse temperatuurisõltuvus on eksponentsiaalne nii, et iga 10 kraadi temperatuuri tõusuga suureneb juhtivus 2 korda. Pooljuhid Pooljuhtideks nimetatakse elektrimaterjalide klassikalise liigituse alusel materjale, millede
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
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.katkend side tähendab augu tekkimist.Nüüd tekib keelutsooni tühi enegitase-aktseptornivoo.19.Ruumlaengu tekitatud elektriväli pidurdab enamuslaengukandjate edasist difundeerumist.Teatud väljatugevuse saavutamisel see praktiliselt lakkab-On tekkinud tõkkekiht.20.pn-siirdele rakendatud päripinge korral
välismõjude ja lisandite suhtes. Iseloomulik on elektrijuhtivuse (aines sisalduvate vabade laengukandjate arvu) järsk suurenemine temperatuuri kasvades, samuti võõraine aatomite mõjul. 6. Mis on vabadeks laengukandjateks pooljuhtides? Kuidas vabad laengukandjad pooljuhti tekivad? Soojendamisel sidemest eraldanud vabad elektronid. Tekivad soojendamise käigus. 7. Milles seisneb pooljuhtmaterjalide lisandjuhtivus? nublu ütles tellerile sakki tulli aitäh 8. Selgita n-tüüpi pooljuhi tekkimist. Selgita p-tüüpi pooljuhi tekkimist? N-tüüpi elektrivoolu kannavad elektronid ja p-tüüpi augud. 9. Millist materjali nimetatakse pn-siirdeks? Mis teeb selle materjali eriliseks? Mis ülesanne on dioodil? Kahekihiline pooljuht, mis tekib n- pooljuhi ja p- pooljuhi kokkupuutel. Ta laseb elektrivoolu ainult ühes suunas ja kui ühendada juhtmed vastupidi, siis ta ei lase elektrit läbi. Dioodide põhiline kasutusala on vahelduvvoolu alaldamine. 10. Mis on valgusdiood
As, In, PbS 16. Ränikristallis on aineosakesed paigutatud kindla korra järgi. Ränikristallil on kindel sulamistemperatuur. 17. Kuna kõikide aatomite valentselekrtonid tiirlevad korraga ümber 2 tuuma, siis muudustub aatomite vaheline kovalentne side elektronpaaride kaudu. Teatud temperatuurini püsivad kõik valentselektronid oma radadel- vabu elektrone pole. Temperatuuri tõustes ei suuda elektronid oma trajektooril püsida ja saavad vabadeks elektronideks, elektri juhtideks. 18. Pooljuhi omajuhtivus- puhta pooljuhi elektrijuhtivus. Puhtas pooljuhis puuduvad normaaltingimustel vabad elektronid. 19. Lisandjuhtivus- võõraste aatomite poolt põhjustatud elektrijuhtivus. 20. 1)Doonorlisandil jääb elektrone üle(elektronjuhtimine, n-tüüpi pooljuht) 2)Akseptorlisandid on lisandid, milles sidemete moodustamisel naaberaatomitega jääb elektrone puudu. läheb edasi:20.2)sidemesse, kuhu elektroni ei jätku, tekib auk, mille laengut loetakse positiivseks
simene graafik Mõlemal graafikul on tegemist lineaarse sõltuvuseg metalli takistus Rm (Y-telg) temperatuur (X-telg) Metall tõus = vabaliige = eine Graafik Kelvinites 1/(273*+temp) Pooljuht tõus = Pooljuhi takistuse logaritm vabaliige = Y-telg Boltzmanni konstant ln(pooljuht) 9.1762250043 Takistuse temperatuuriteguri α leidmine metalli k 9.1478796906 Graafiku tõus = α * Ro seega a = α * b 9.0746695495 0.003663 a
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. *Valentsitsoon-viimane elektronidega täidetud lubatud tsoon.
5. Metalli pooltäidetud tsoonis on külluses nii elektrone kui ka vabu alatasemeid energia kasvuruumi. Seepärast nad ongi suurepärased elektrijuhid. Dielektriku tühjas juhtivustsoonis on energiaruumi avarasti, kuid seal puuduvad elektronid, mida väli võiks liikuma suunata. Valentsitsoonis on küll k'ik alatasemed elektronidega täidetud, kuid väli ei saa neid kiirendada : puuduvad vabad alatasemed, millele elektrone kergitada. Nad ei juhi voolu, vaid on isolaatorid. Pooljuhi keelutsoon on suhteliselt kitsas, saab mõningane osa valentsitsooni elektronidest kirstallivõre soojusvõnkumistelt küllalt energiat, et hüpata üle keelutsooni juhtivustsooni. Kuna seal on rohkesti vabu alatasemeid, saab väli neid kiirendada ja tekitada elektrivoolu. Pooljuhi juhtivustsooni pääseb palju vähem elektrone, võrreldes metalli pooltäidetud tsooni asukate arvuga. Pooljuhis on osa elektrone siiratud valentsitsoonist juhtivustsooni, jääb sinna ka vabu alatasemeid
· 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 juhtivustsoonis liikuvad elektronid
Sõltumatu gaaslahenduse liigid. Sõltuv: lakkab pärast välise ionisaatori mõju lõppemist. 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
Pooljuhid olemas kristallstruktuur, mille moodustavad aatomid/ioonid; osa elektrone on liikunud leiualasse 7. Kristallide liigitus vastavalt energiatsoonidele: Juhid (metallid) pooltäidetud on nii juhtivus- kui ka valentstsoon Dielektrikud täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid ning keelutsooni ala on piisavalt lai (5 eV) Pooljuhid keelutsoon on kitsas (1-3 eV), elektrontsoonid on täielikult täidetud või tühjad 8. Pooljuhi elektrijuhtivust saab suurendada, kui tõsta temperatuuri (juhtivustsooni satub rohkem elektrone ja valentstsooni jääb ka rohkem auke) või neid valgustada (footonite energia peab ületama keelutsooni energia sisefotoefekt ehk fotojuhtivus) 9. Lisandjuhtivus, doonor- ja akseptorlisand Lisandjuhtivus pooljuhtide lisanditest tingitud elektrijuhtivus Doonorlisand pooljuhi võres olev lisand loovutab elektroni (n-pooljuht)
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 Dielektrikud, pooljuhid ja juhid 5. Mispoolest erinevad metalli, pooljuhi ja dielektriku energiatsoonid? 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
amorfseid. · Räni ja germaanium on kaks kõige kasutatavamat pooljuhti. Neil mõlemal on neli elektroni välisel elektronkihil. · Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes, peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. · Pooljuhtide elektrijuhtivus kasvab (ehk elektritakistus väheneb) temperatuuri kasvades, niisamuti ka valguse mõjul. See on oluline tunnus, mis eristab pooljuhti metallist. Pooljuhi elektritakistust saab ka muuta teda lisanditega (doonorite või aktseptoritega) ledigeerides. Veidike ajalugu pooljuhtidest: · 1874- esimene pooljuhi ja metalli töötav kontakt (Braun) · 1899- elektroni avastamine · 1907- esimene valgust kiirgav diood (Round) · 1947- esimene bipolaarne transistor (Bardeen, Brattain, Shockley) · 1954- esimene päikesepatarei (Chapin, Fuller, Pearson) · 1958- esimene tunneldiood (Esaki) · 1959- esimene nn. mikroskeem
6.11.2010 Kõik pooljuhtseadused omavad kihilist struktuuri. n-pooljuht = elektronjuhtivusega pooljuht Doonor- elektrone loovutav lisand p- pooljuht aukjuhtivusega pooljuht Akseptor- lisand, millel on üks väliskihi elektron vähem Pn-siire · Pn-siire on momokristalse pooljuhi kiht, milles toimub üleminek aukjuhtivuselt(p- juhtivuselt) elektronjuhtivusele(n-juhtivusele) · Kristallil on erinevate lisanditega ehk erineva juhtuvusega piirkonnad, et tekiks erinimeliste laengute vastastikmõju · Kahe erineva lisandiga kihi vaheline piir ongi pn-siire. Et laengud tõmbuvad, siis siirde läheduses olevad elektronid täidavad peagi ligemad augud ja laenguta ala siirde ümber laieneb.
Karina Repetun 11.klass Päikesepatarei on elektrotehniline seade, mis muundab Päikese valgusenergiat elektrienergiaks. Tavaliselt kasutatakse päikesepatareis fotoelemente, milles elektromotoorjõud tekib juhi ja pooljuhi või kahe pooljuhi vahelisel siirdel. Enamasti kasutatakse selleks pooljuhtide fotoelektrilisi omadusi. Kui valguseosake footon "põrkab" vastu pn-siiret, siis vahetavadelektron ja auk vastavalt N- ja P- pooljuhis kohad. Kui ühendada pooljuhid voolutarvitiga, siis suunduvad elektron ja auk oma pooljuhtide poole tagasi, tekitades elektrivoolu. Pooljuhtide võimsus 1 m² suuruse pinna kohta on kuni 300 W ja nende kasutegur on 10~20%]. Üks selline element tekitab pingeligikaudu 0,5 V
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. Keelutsooni laius on energia, mille arvelt saab ühe keemilise sideme elektroni muuta juhtivuselektroniks. Pooljuhi elektrijuhtivust suurendavad lisandid ehk teise aine aatomid. Doonorlisandid loovutavad kergesti elektrone. Aktseptorlisandid haaravad elektrone naabersidemetest ning tekitavad nõnda vabu auke. Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhtivus.
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. a)pn-siire päripingel: vool toimub põhiliste laengukandjatega,juhib voolu.
Seal on palju vaba ruumi e. alatasemeid.Valentstsoonis tekib vaba ruumi.Sinna jäävad augud,ka valentstsooni elektronid võivad sinna asetuda. Sellist liikumist nimetatakase aukjuhtivuseks.Auk on posit. Laenguga märgi kandja.Triivib neg pooluse poole. Temperatuur-tegurid,mis panevad elektronid valentstsoonist hüppama juhtivustsooni,üheks teguriks temp.Pooljuhtide elektrijuhtivus suureneb temp tõusul. Metallides soojenedes kasvab takistus.Väga madalatel temp. Kaob erinevus pooljuhi ja dielektriku vahel. Valgus-kus valguse toimel vabanevad täiendavad voolukandjad. Lisandid suurendavad pooljuhi elektrijuhtivust. Kui 4 valentsele põhiainele lisada 5 valentse lisandid,siis 1 elektron jääb keemilise sideme tekkimisel vabaks.Tegemist doonorjuhtivusega. Aktseptor-vastuvõtja,tekitab 1 elektroni puudujäägi(p-tüüpi) Doonorlisandid tekivad n-tüüpi.See tekitab ülejäävust. Omajuhtivus-tähendab nii n kui ka p tüüpi juhtivust,ilma lisandita.Juhtivustsoonis liiguvad
Valentselektronide puudujääk seevastu tekitab võres laengudefekti - nn. "augu". 4. Mis on legeerimine? Legeerimine on metalliliste, harvemini mitte metalliliste lisandite manustamine metallile või sulamile mehaanilise vastupidavuse (tugevuse, kõvaduse) suurendamiseks mõne eriomaduse (korrusiooni või kuumuskindlus) esiletoomiseks, või tehnoloogiliste omaduste keevitavuse parandamiseks. 5. Selgita tulenevalt tsooniteooriast metalli, dielektriku ja pooljuhi ehitust. Tsooniteooria keeles tähendab see, et 5-valentne lisand tekitab diskreetse nivoo keeluvööndis juhtivustsooni põhja lähedal, nii et kristalli soojusvõnkumised suudavad kergesti paisata sellel nivool asuva elektroni juhtivustsooni, kus ta muutub vabaks laengukandjaks. 6. Mis on n & p pooljuht? N-pooljuht on elektronjuhtivusega ehk tal on võime juhtida elektrivoolu, mis on
Sellest ka nimetus pooljuht, sest tema elektrijuhtivus on muudetav mingi välisteguri (valgus, temperatuur) mõjul. Dielektrikud ehk isolaatorid: on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, sest pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10 eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei saa tekkida. 5. Juhtivus-ja valentsitsoonid: Mida kõrgem on pooljuhi temperatuur, seda rohkem elektrone satub juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentstsooni. Pooljuhtide juhtivus kasvab temperatuuri tõustes hüppeliselt. Juhtivus-ja valentsielektronid: - 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. 6. Lisandid(doonorid, aktseptorid)
(Komponendid2) 1.2. Dioodid Ühesuunalise elektrijuhtivusega seadised. Kasutatakse alaldamiseks, signaalide muundamiseks, elektriahelate kaitseks jne. Töö aluseks eri tüüpi pooljuhtide või pooljuhi- metalli kontakt. Ideaalne ja idealiseeritud diood (diagramm) a) Pooljuhid Tavaliselt kristallstruktuuriga, kovalentne side kristallvõre aatomite vahel (diagramm). Enimkasutatav pooljuht räni Si. Elektrijuhtivus metalli ja dielektriku vahepealne. Juhtivus sõltub temperatuurist. - Omapooljuhid; elektronid ja augud; pi = ni. pini = ni2 = const = f(t°), ni 1010 cm-3 (Si). Pingestatult j = jn + jp; - Lisandpooljuhid. Aktseptorlisandid NA (3-valentsed Al, B) ja doonorlisandid ND (5-
kaarlahendus. 9. Millises gaaslahenduse piirkonnas töötab stabilitron? 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
Dielektrikutes on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud ja seal on lai keelutsoon (-10 eV). Metallides on valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud ja on palju vabu tasemeid, kus elektronid saavad liikuda. Pooljuhtides on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud aga keelutsoon on kitsas (1-2 eV). 6. Mis on pooljuhid ja kuidas parandatakse pooljuhi juhtivust? Millistes seadmetes neid kasutatakse? Pooljuht on aine või element, mille elektrijuhtivus on halvem kui elektrijuhil ja parem kui dielektrikul. Juhtivust saab parandada temperatuuri absoluutse nulli lähedale viimisega. Pooljuhte kasutatakse elektroonikas näiteks dioodide, transistorite ja kiipide valmistamiseks. 7. Kuidas tekib n- ja kuidas p-tüüpi pooljuht? Mis on neis põhilisteks laengukandjateks?
Elektrivoool mitmesugustes keskkondades Aineid liigitatakse elektrivoolu juhtideks ja dielektrikuteks. Juhtides on laetud osakesed, mis liikudes võivad tekitada elektrivoolu. Pooljuhid juhivad elektrit halvasti, neil on vaja eritingimusi, nt temp. suurenedes suureneb pooljuhi juhtivus. Elektrivool metallides Metallid omavad kindlat kristallvõre, mille sõlmedes asuvad pos. Ioonid. Nende ioonide vahel asetsevad vabad elektronid(aatomiga mitte seotud). Pos. laeng=neg. laeng, mis tõttu metall tavalisestes tingimustes on neutraalne. Elektrijuhtivust nim. elektronjuhtivuseks. Vena ja USA füüsikud tegid kindlaks, et kiiresti pöörleva pooli järsul peatamisel tekib pooli mähises elektrivool ja et selle voolukandjateks on neg. laenguga osakesed elektronid
● Metalli pooltäidetud tsoonis on külluses elektrone kui ka vabualatasemeid- see tõttu on suurepärased elektrijuhid. Ferminivoo on tsooni keskel. ● Dielektrikul on energiaruumi avarasti, puuduvad elektronid. Keeluala on väga lai, fermi nivoo on keelutsoonis. ● Pooljuhtivus (Si, Ge) - keelutsoonon kitsas. Väga madalatel, absoluutsele nullile lähedastel temperatuuridel kaob erinevus pooljuhi ja dielektriku vahel. Pooljuhi omadusi saab mõjutada lisanditega. Lisand suurendab n-juhtivust, annab elektrone juurde võtab p-tüüpi elektronid endale, jäävad positiivse laenguga augud. n- ooljuhtd (n-negatiivne) doonor (lisandid) p- pooljuht, positiivne juhtivus, võtab elektronid endale. 1.3.1 Pooljuhtelektroonika :diood, transistor, kiip Diood- laseb elektrivoolu ainult ühte pidi läbi. Kasutamine : akulaadijas
elektroni. 3. Tervikliku pooljuhitüki sellist piirkonda, kus üks juhtivuse tüüp asendub teisega, nimetatakse pn-siirdeks. Mõlemat tüüpi pooljuht materjalis tekib kontakti piirkonnas kiht, mis on erinimeliselt laetud ja need takistavad elektrivälja E. See väli takistab elektronide üleminekut n-tüübist p-tüübi piirkonda, sest tekkinud pinge ei lase elektronidel liikuda. seda süsteemi nimetatakse pooljuht dioodiks. Transistor on kolmekihiline erinevat tüüpi pooljuhi ühendus, mille ülesanne on elektrisignaalide võimendamine või takistamine.Kui transistor koosneb kahest p-tüüpi pooljuhtmaterjalist, mille vahel on n-tüüpi pooljuhtmaterjal, siis kannab ta nime p,n,p pooljuht. Kui kahe n- tüüpi pooljuhi vahel on üks p-tüüpi pooljuhtmaterjal, siis see transistor kannab nime n,p,n pooljuht. Kiip ehk terviklülitus on pooljuht plaadike, millesse on tehtud imepisikesi transistoreid koos kondensaatorite ja takistitega. Oma mõõdult on ta kuskil 1mm
alatasemeid. 6. Pooljuhtide elektrijuhtivus jääb tugevasti maha metallide omast, sest nende juhtivustsooni pääseb palju vähem elektrone võrreldes metallidega. 7. Pooljuhtide juhtivust saab parandada temperatuuri absoluutse nulli lähedale viimisega. Teine võimalus on viia kristalli selle kasvatamise käigus väheke sobivaid lisandeid. 8. Pooljuhte kasutatakse elektroonikas, dioodide, transistorite ja kiipide valmistamiseks. 9. n-pooljuhi saab, kui kristalli kasvatada sellise elemendi aatomeid, milles on üks väliselektron rohkem kui kristalli moodustava põhilise aatomi väliselektrone. Peamiselt kannavad selles laengut peamiselt elektronid. p-pooljuhi saab, kui lisandil on üks väliselektron vähem kui põhiaine aatomil. Sellises pooljuhis kannavad laengut peamiselt augud. 10. Doonorlisand loovutab elektrone, aktseptorlisand võtab neid vastu. 11
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. Põhilised pooljuhid on räni (Si) ja germaanium (Ge). Lisaks veel seleen (Se), tellur (Te), arseen (As), fosfor (P). Tänapäeval kasutatakse pooljuhtelementides räni
18. Mis on p-pooljuht, n-pooljuht, pn-siire? N-pooljuht – pooljuht kus on kristalli kasvatamise käigus asendatud väike hulk põhiaine aatomitest lisandaine aatomitegamillel on valentselektrone rohkem kui põhiaine aatomitel. Lisandiks doonor. P-pooljuht – pooljuht kus on kristalli kasvatamise käigus asendatud väike hulk põhiaine aatomitest lisandaine aatomitega, millel on valentselektrone vähem kui põhiaine aatomitel. Lisandiks akseptor. PN-siire – kahe erinevat tüüpi pooljuhi kokkupuute pinnal tekkiv juhtivuse muutumine kus ühes suunas voolab vool hästi – teises suunas praktiliselt mitte. 19. Diood? Kui omavahel kokku ühenda n-pooljuht ja p-pooljuht tekib kahekihiline pooljuht diood mis võimendab elektrivoolu tugevust kui talle lastakse päripinget(kui + pool ühendada P-poolega). 20. Transistor? Transistor on kiht struktuur mis koosneb kahest vastas järjestikust(what?) dioodist, kasutatakse elektrisignaalide võimendamiseks, muundamiseks ja genereerimiseks
sünkroonselt (on ühed ja samad). 40. Pooljuhtide elektrijuhtivus. Lisandjuhtivus. Pn-siire Keemiliselt puhaste pooljuhtide elektrijuhtivus on võimalik juhul, kui lagunevad kovalentsed sidemed kristallides. Kovalentsete sidemete katkemise kutsub esile näiteks soojendamine suhteliselt madalete temperatuurideni. Kui kovalentsed sidemed katkevad, tekivad vabad laengukandjad ning saame rääkida pooljuhi 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
Valentstsoonis on elektrone, kuid puuduvad vabad alamtasemed, et elektronid saaksid liikuda. Pooljuhis on keelutsoon kitsam. Absoluutse nulltemperatuuri juures on valentstsoon täielikult täidetud, juhtivustsoonis elektrone ei ole ning pooljuht käitub kui dielektrik. Osad valentselektronid saavad soojusliikumise energia arvelt ületada keelutsooni ja siirduda juhtivustsooni. Soojusliikumine pole piisav tekitamaks elektronide massilist keelutsooni ületamist. Mida kõrgem on pooljuhi temperatuur, seda enam elektrone paisatakse juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentstsooni. Juhtivus kasvab soojenedes järsult. Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. Doonorlisandiga pooljuhis tekib doonorinivoo keelutsoonis juhtivustsooni lähedale. See nivoo on elektronidega täielikult täidetud. Elektronide üleminekuks doonorinivoolt juhtivustsooni kulub vähe energiat.
Puhas vesi elektrivoolu ei juhi, looduslik vesi sisaldab alati vabu ioone ja juhib elektrit. Gaaside elektrijuhtivus - Gaasid on väga halvad elektrijuhid, gaasi aineosakesed paiknevad teineteisest väga kaugel ja neil on väga raske vabu laengukandjaid edasi anda. Gaas hakkab elektrit juhtima ioniseerimisel (aatomitest või molekulidest lüüakse välja elektrone). Pooljuhtide elektrijuhtivus - Juhivad elektrit halvasti, sest nad vajavad eritingimusi, näiteks temperatuuri suurenedes suureneb pooljuhi juhtivus. Pooljuhtides ei ole laengukandjad vabad, kuid neid saab kergesti selleks muuta. 6. Pn-siire - monokristalse pooljuhi alas toimub üleminek aukjuhtivuselt (p- juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele) Elektromagnetlained - vastused: 1. Elektromagnetlaine elektromagnetväli, mis levib lainetena. Koosnevad elektri- ja magnetlainest. Levivad piiramatult, sirgjooneliselt ja valguse kiirusega, koosnevad elektromagnetväljast, ruumis võib neid olla palju
3)Elektrolüüdid hapete, aluste ja soolade vesilahused 4)sõltumatu gaaslahendus - gaaslahendus, mis säilib ka ilma välise ionisaatorita Sõltuv gaaslahendus gaaslahendus, mis välise ionisaatori mõju lakkamisel katkeb 5)põrkeionisatsioon nähtus, kus elektronid saavutavad nii suure energia, et ioniseerivad neutraalse aatomi 6)termoemisioon nähtus, kus kõrgel temperatuuril kuumutatud katood kiirgab välja elektrone 7)pn-siire kahe erineva juhtimisliigiga pooljuhi kontakt. KASUTATAKSE voolu alaldamiseks. 8)POOLJUHTSEADMED: 1.pooljuht diood-kasutatakse voolu alaldamiseks; 2.transitor ehk pooljuht triood-kasutatakse ka voolu alaldamiseks; 3.termistor-kasutatakse temp. mõõtmiseks voolu kaudu. 9)faraday seadus: J=q/t q=Jt , saame et m=kq m=kJt m-eletroodile sadestunud aine mass (kg) q-elektrilaeng (C) J-voolutugevus (A) t-aeg k-elektrokeemiline ekvivalents (iooni mass/iooni laeng ehk kg/C)
21 Pooljuht - tavatingimuses halb elektrijuht, kuid temp tõuseb, siis mõned valentsed elektronid vabanevad, jättes tühja koha ehk augu P-pooljuhid on legeeritud lisandaine aatomid, millel on väliskihil vähem elektrone kui põhiaine aatomitel. N-pooljuhid on legeeritud lisandaine aatomid, kus väliskihil on rohkem elektrone kui põhiaine aatomitel. Nende kokku minemisel tekib pn-siire, mis on kahe eriliiki pooljuhi kokkupuute pinnal toimuv juhtivuse muutumine, kus ühes suunas liigub vool hästi ning teises suunas praktiliselt mitte. 22 Doonor - lisand aatom, millel on rohkem valentselektrone (elektronid, mis osalevad keemiliste sidemete moodustamisel), kui põhiaine aatomitel, seega jääb elektrone üle ja tekib elektronide juhtivus ehk doonorjuhitavus Aktseptor - lisandaine aatom, mille on vähem valentselektrone kui põhiaine aatomitel,
erinevusest. 57.Fotodiood. Pooljuhtdiood, mille karakteristikud sõltuvad valgustatusest. F-I tundlikkus oleneb valguse lainepikkusest spektraaltundlikkus on suurim infrapunases spektrialas. F-I vool sõltub valgustatusest suures osas lineaarselt, ajakonstant on alla 10 ns. Kasut kiirguste avastamisel, kujutise edastamisel jne. 58.Fotoelement. Fotoelektriline seadis, mille töö põhineb kaaliumist või baariumist fotokatoodi või pooljuhi valgustamisel tekkival fotoefektil. Vaakuum- ja ioonf-d rajanevad välisfotoefektil, mispuhul katoodile langev valgus põhjustab elektroniemissiooni, fototakistid sisefotoefektil, mis avaldub pooljuhi elektrijuhtivuse suurenemises valguse toimel ergastuvate elektronide ja aukude tõttu. 59.Fototakisti. Kahe elektroodiga pooljuhtfotoelement, mille elektrijuhtivus sõltub seadisele langeva kiirguse intensiivsusest ja spektrist
Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja amorfseid aineid. Doonor- aktseptormehhanism kovalentse sideme tekkel: doonor - aatom, mis annab sideme moodustamiseks kaheelektronilise orbitaali. Aktseptor-aatom, mis annab sideme moodustamiseks tühja orbitaali. Puuduolev elektron võetakse ühelt pooljuhi aatomilt.katkend side tähendab augu tekkimist.Nüüd tekib keelutsooni tühi enegitase- aktseptornivoo .19.Ruumlaengu tekitatud elektriväli pidurdab enamuslaengukandjate edasist difundeerumist.Teatud väljatugevuse saavutamisel see praktiliselt lakkab. Vabakiirgus ehk spontaanne kiirgus on kiirgus, mis kaasneb aatomi iseenesliku siirdega kõrgemalt energiatasemelt madalamale energiatasemele. Stimuleeritud kiirgus - on välise elektromagnetvälja mõjul toimuv kiirgus .Tekib koherentne valgus
2.5. Dielektrikutes on keelutsoon lai (5-10 eV), soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. 2.6. Pooljuhtide (Si, Ge jt) elektrijuhtivust tõstavad lisandid nii elektrone hõlpsasti loovutavad doonorid kui ka elektrone haaravad ning valentsitsooni auke jätvad aktseptorid. Doonorlisandiga (valdavalt elektronjuhtivusega) pooljuht on n-pooljuht, aktseptorlisandiga (valdavalt aukjuhtivusega) pooljuht aga p-pooljuht. 3.1. Siirdekiht p- ja n-pooljuhi vahel, pn-siire juhib elektrivoolu ainult suunas p- poolmelt n-poolmele; seetõttu toimib vahelduvvooluringi lülitatud pn-siire (diood) alaldina. 3.2. Transistor on pooljuhtseadeldis elektrisignaalide võimendamiseks, muundamiseks ja genereerimiseks. 3.3. Nüüdielektroonika põhielement kiip ehk terviklülitus, milles mõne cm² suurusele pooljuhtplaadikesele on koondatud suur hulk [~10...10(kuuendas astmes :D)] üliväikesi
odavam toota. Päikesepatarei ise on keerukas pooljuhtelektrooniline seadeldis, milles on päikesekiirgust neelav kiht. Selles kihis neeldunud päikesekiirgus tekitab vabu elektrone, need elektronid tuleb eraldada vabadest aukudest, et need omavahel kokku ei saaks ja kaotsi ei läheks. Et need eraldada tuleb appi võtta teist tüüpi pooljuhtmematerjal, see materjal pannakse kontakti elektronjuhtivusega pooljuhiga. Sellisel kontaktil tekib tõmbejõud, mis tõmbab vabu elektrone üht tüüpi pooljuhi poole ja vabu auke teist tüüpi pooljuhi poole. Tulemuseks ongi, et päikesepatareis tekivad poolused ja jääbki üle vaid ühendada vastavad poolused juhtmetega, ning patarei ongi valmis. 2006.a. alustati TTÜ-s nii Põhja- kui ka Baltimaades unikaalse päikesepaaneelide katsetamise labori rajamist. Peale katsetuste oli labori eesmärk päikesepaneelide tutvustamine Eestis. Esimesed päikesepaneelid seati üles 2006.a. novembris ning neid lisandub veel juurde. Iga
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) Pingestamata pn-siire N/P (MIINUSED/PLUSSID) 8. Vahelduvvoolu tekitamine. Laengukandjad võnguvad. Voolutugevus muutub perioodiliselt.
annaabi.ee 
