Pooljuhid (3)

Märksõnad

Sarnased õppematerjalid

1

doc

Pooljuhid

15. Pooljuhid on ained, mis elektri juhtivusel jäävad elektrijuhtide ja mittejuhtide vahele. Eritunnus- temperatuuri tõustes pooljuhtide takistus väheneb. N:Ge, Si, Se, 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

Füüsika

3

docx

POOLJUHID

POOLJUHID Pooljuhid erinevad metallidest suurema eritakistuse ja selle ümberpööratud temperatuurisõltuvuse poolest. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni, germaanium, seleen, telluur, arseen, fosfor ja teised), palju oksiide, sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid, paljud mineraalid jm. Levinumad pooljuhid on germaanium ja räni. Pooljuhtides pole laengukandjad "täiesti vabad", vaid on seotud kristallvõre sõlmede - ioonidega. Elektroni vabastamiseks peab tema kineetiline energia olema suurem teda iooniga siduvate (elektri)jõudude potentsiaalsest energiast. Elektroonikas kasutatakse sellepärast, et on äärmiselt tundlikud välismõjude suhtes. Vabad laengukandjad tekivad näiteks temperatuuri tõusmisel või pooljuhist erineva valentsusega lisandite kasutamisel. Viimasel juhul

Füüsika

2

docx

Juhid

*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. kahandamine ­ vabadeks laenguteks jahutatud metallis on Cooperi paar (vaba laengukandja ülijuhis). *Metallid ­ koosn. + ioonidest, mille vahel on vabad elektronid ja elektrivo

Füüsika

3

docx

Pooljuhtmaterjalid

Kõrge nõutav puhtus on tingitud sellest, et elektroonikasse sobivad pooljuhtmaterjalid peavad olema kristallilise ehitusega ja nende ainete kristalliline struktuur peab olema ideaalselt ühtlane. Ühtlane kristall struktuur on aga võimalik ainult puhaste ainete korral, sest igale ainele on omane mingi kindel kristallstruktuur ja kui sinna viia lisandeid, siis tekib sega struktuur, kuna põhiaine püüab kujundada oma kristallstruktuuri, lisandid aga oma. Pooljuhtide omajuhtivus Tüüpilised pooljuhid räni ja germaanium on neljavalentsed ained. St nende välises elektronkihis on neli elektroni. Stabiilse struktuuri moodustamiseks on vajalik ka teatavasti väliskihis kaheksa elektroni. Kirjeldatud ainetes toimub aatomite vahel vastastikune elektronide laenamine nii, et moodustub stabiilne struktuur. Taolist struktuuri nimetatakse koevalentsete sidemetega struktuuriks. Selline struktuur on tavalisel levinud isolaatoritel.

Materjaliõpetus

1

doc

Dielektrikud, pooljuhid, kiip, pooljuhtdiood, transistor

1. Tsooniteooria järgi põhjendada, miks metallid on head soojusjuhid. Kuna elektronid suudavad soojusliikuvusest omandada piisavalt energiat, et hüpata üle keelutsooni ja muutuda vabaks. 2. Miks on dielektrikud läbipaistvad? Dielektrikud on läbipaistvad, järelikult ei neela valguskvante (metallid ja pooljuhid neelavad) Ei neela valguskvante sest, nähtava footoni energia kvandid on E=1.8- 3.1eV, Elektronide ergastumiseks on vaja 5-10 eV 3. Dielektrikud on läbipaistvad, ei neela valguskvante. Metallid ja pooljuhid neelavad valguskvante seega on läbipaistmatud. Dielektrikutes on keelutsoon lai (5-10eV), soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni ­ juhtivustsooni, jättes valentstsooni auke. Kuna metallides on kõrgeim

Füüsika

2

doc

AT(dielektrikud,pooljuhid jne)

kiirendada ja tekitada elektrivoolu. Sellep. ongi nimi juhtivustsoon. 4.selgita augu mõisted pooljuhtide füüsikas ja aukjuhtivuse protsessi. Tavatem-del ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa(1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni-juhtivustsooni,jättes valentsitsooni tühikuid-auke.Auk käitub elektronväljas nagu pos.laenguga voolukandja.Pooljuhti läbiv vool liigub elektronide ja aukude voogudest. Ioniseeritud aatom haarab kaotatud elektroni asemel naabri oma, see ,,röövib"omakorda järgmist ja nõnda muudkui aatomite ahelikku pidi edasi.Seega on siis auk positiivne laungukandja, ta triivib vooluallika negatiivse pooluse poole. Koguvool liitub elektronide ja aukude vastassuunalistest voogudest. 5.mis on rekombinatsioon? Rekombinatsioon on positiivne ioon haarab vaba elektroni ja muutub uuesti neutraalseks aatomiks. (pooljuhi aatomi ioniseermisel tekkiva pos.iooni näiva liikumisena läbi kristalli:ioniseeritud aatomi haarab kaotatud elektroni

Füüsika

37

docx

Füüsika II eksami kordamisküsimused

Elektrilaeng on mikroosakese fundamentaalne omadus (nii nagu masski), mis iseloomustab osakeste võimet avaldada erilist (elektrilist) mõju ja ka ise alluda sellele mõjule. Elektrilaeng põhjustab teda ümbritsevas ruumis elektrivälja tekke, mida on võimalik avastada teise elektrilaenguga. Elektrilaenguid on kaks tüüpi: § Positiivne (prooton) § Negatiivne (elektron) Eksisteerib vähim positiivne ja negatiivne laeng, mis on absoluutväärtuselt täpselt võrdsed Elementaarlaeng |q|=1,6 × 10-19 C Erimärgiliste laengute vahel mõjub tõmbejõud, samamärgiliste vahel aga tõukejõud Elektrilaeng ei eksisteeri ilma laengukandjata ja see ei sõltu taustsüsteemist Laengu jäävuse seadus: Elektriliselt isoleeritud süsteemis (s.o. süsteemis, kuhu ei tule elektrilaenguid juurde ja kust neid ei lahku) on elektrilaengute algebraline summa jääv. q1+q2+...+qn=const Mingi positiivse elektrilaengu + q tekkimisega kaasneb alati temaga absoluutväärtuselt võrdse

Füüsika

2

docx

Füüsika II eksamipiletid

1. Magnetväli vaakumis. amperi seadus 2. elektrimahtuvus 3. pooljuhtmaterjali el juhtivus 4. optika põhiseaduses 5. valguse polarisatsioon 1. Paigalseisva laengu korral magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk el. vooluga. Magnetväljapõhiomadus: ta mõjutab välja asetatud liikuvaid laenguid ehk el. voolu jõuga. El. vool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle vastuvõtja. Amperi: juhile mõjuv jõud on võrdeline voolutugevusega ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetvälja suhtes ja magnetvälja tugevusest. F=k1Bilsina B-induktsioon(tesla) 2. Elektrimahtuvus-laeng, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. 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 tempera

Füüsika

Kommentaarid (3)