elektrone, aga nende arvu saab lihtsalt muuta 2- sorti suunas. Kui vase positiivsed ioonid jõuavad lisandite abil: 1)doonorlisandid 2)aktseptorlisandid katoodile, siis saavad nad sealt juurde puuduvad 1)Räni jaoks on arseen doonorlisand, st et see elektronid ja sadestuvad neutraalsete vase suurendab elektronida arvu pooljuhis. Sellist pooljuhti aatoimtena katoodi pinnale. Seda protsessi nim. nim. n-tüüpi pooljuhiks. 2)Aktseptrolisandid elektrolüüsiks. Negatiivsed So4 ioonid liiguvad suurendavad aukude arvu pooljuhtides. Sellist vastupidises suunas. Nii tekib elektrivool pooljuhti nim. p-tüüpi pooljuhiks. elektrolüüdis. See kujutab endast + ja – ioonide 3.p-n siire – p-tüüpi pooljuhtides on laengukandjateks suunatud liikumist. Elektrolüüsil kehtib Faraday augud, n-tüüpi pooljuhil aga elektronid
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. Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus.
Anna valem ja valemis esinevate suuruste nimetused ja mõõtühikud. 7. Mida nimetatakse elektriväljaks ja elektrostaatiliseks väljaks? Nimeta eletrivälja omadused. 8. Mida nimetatakse elektrivälja tugevuseks? Anna valem ja valemis esinevate suuruste nimetused ja mõõtühikud . 9.Kuidas joonisel määratakse elektrijõu suunda antud punktis, kus asub laeng? 10.Mida nimetatakse homogeenseks elektriväljaks? 11.Mida nimetatakse elektrivooluks? 12.Mida nimetatakse juhiks,dielektrikuks ja pooljuhiks? 13.Mida nimetatakse voolutugevuseks? Anna valem ja valemis esinevate suuruste nimetused ja mõõtühikud. 14. Mida näitab mõõtühik üks amper? 15.Mida nimetatakse vooluallika mahutavuseks? Kirjuta selle mõõtühik. 16.Ülesanded: voolutugevus, elektriväljatugevus, Coulomb´i seadus Vastused: 1.Elektrilaeng-keha omadus osaleda elektri ja magnetnähtustes.Tähis-q ja ühik 1C. 2.Elektroskoop-Mõõteriist, millega saab teha kindlaks elektrilaengu olemasolu.
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. Pooljuhti, milles põhilisteks laengukandjateks on ''augu'' nimetatakse p- tüüpi pooljuhiks. / Põhilisteks laengukandjateks mõlemat tüüpi pooljuhis on need, mida on rohkem. P-tüüpi pooljuhis on peale aukude vähesel määral vabu elektrone ja n-tüüpi pooljuhis on peale vabade elektronide vähesel määral auke. 21. p-n siire- nimetatakse 2 eritüüpi pooljuhi kontaktpinda 1)vastusiire:pooljuhtide kontaktpinda läbivad mittepõhilised laengukandjad- p-n siire juhib voolu halvasti 2) otsesiire: pooljuhtide kontaktpinda läbivad põhiliselt laengukandjad- p-n siire juhib voolu
Puhastes pooljuhtides on laengu kandjateks elektronid ja augud. Auk – tühi koht, kus peaks olema elektron, aga seda pole seal. Elektronig liiguvad augult augule, seega augud liiguvad näiliselt vastupidises suunas. Puhastes pooljuhtides on ühe palju auke ja vabu elektrone, kuid nende arve saab lihtsalt muuta lisandite abil, mida on 2 sorti: 1) Doonorlisandid – Arseen on räni jaoks doonorlisandiks. Ta suurendab vabade elektronide arvu pooljuhis. Sellist pooljuhti nimetatakse n-tüüpi pooljuhiks. Joonis 4 2) Aktseptrolisandid - Aktseptorlisandid suurendavad auke pooljuhtides. Joonis 4 On kahte tüüpi pooljuhte. Lisandid suurendavad pooljuhi juhtivust. Elektrivool pooljuhtides kujutab endast vabade elektronide ja aukude suunatud liikumist. Joonis 5 p-n siire Joonis 6. p – tüüpi pooljuhis on Joonis 5
Energiatasemed tahkises Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=13eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Keelutsooni laiust reguleeritakse põhiliselt lisandite viimisega pooljuhtidesse. Rakenduslikult on kõige tähtsamaks pooljuhiks olnud räni (Si), aga tähtsad on ka germaanium (Ge) ja gallium-arseen (GaAs). n - pooljuht · n - pooljuht (elektronjuhtivusega pooljuht). · Kristallvõresse viidud nn. doonorlisandi fosfori aatomil on üks elektron rohkem, see ülearune elektron jääbki kristallis vabalt liikuma. p - pooljuht · p - pooljuht (aukjuhtivusega pooljuht) · Lisandi - boori aatomil on üks elektron vähem kui ränil - alumises täidetud tsoonis tekib vaba koht (nn
rohkem elektrone kui põhiaine aatomitel. 3. 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 ja aktseptor. Doonor- lisand, millel on valentselektrone rohkem kui põhiaine aatomeid ja seal saab ülekaalu doonor ehk elektron ehk n-juhtivus ning sellist pooljuhti, kuhu on legeeritud doonorid nim. n-pooljuhiks. Aktseptor- lisand, kus on vähem valentselektrone kui põhiaine aatomeid ja seal saab ülekaalu aktseptor ehk auk ehk p-juhtivus. Sellist pooljuhti, kuhu on legeeritud aktseptorid nim. p-pooljuhiks. 23.Diood?- on kahekihiline struktuur, kuhu on ühendatud kaks eritüüpi pooljuhid( n ja p). 24.Transistor?- on pooljuht seadis, mis saadakse kahe dioodi vasttasjärjestuse ühendamisel. Transistorit kasutatakse elektriseadeldiste võimendamiseks, muundamiseks ja tekkitamiseks 25.Kiip
• Füüsikalised omadusedd erinevad üksteisest suuresti: *Erinev värvus-mittemetallidel puudub läige (erandiks I2,räni) *Väga erinevad sulamistemperatuurid (on kas tahked või gaasilised, vedel on Br2) • ühiseid jooni on vähe • halb soojusjuhtivus • ei juhi elektrit(erandiks on jood ja grafiit(süsinik), pooljuhiks on Si) • rabedus SÜSINIKU ÜLDISELOOMUSTUS *asub 2.perioodis, 4.peaalarühmas *elektronskeem: 2)4) *ühendites moodustab vähepolaarse kovalentse sideme *oksüdatsiooniaste : - IV kuni +IV *keemiliselt väheaktiivne
Need 10 kas loovutavad kergesti elektrone (doonorlisandid) või haaravad vabu elektrone 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)
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) õnnestuks mõõta samasuguse täpsusega, siis oleks mõõteviga mitte suurem kui 4 mm. Pooljuhtseadistes kasutatakse sageli legeeritud pooljuhte, kus põhiaine kristallvõresse
Pooljuhid on ained, mille takistus temperatuuri tôustes väheneb. Pôhjuseks on see, et aineosakesed saavad suurema kineetilise energia ja on vôimelised end lahti rebima konkreetsest aatomist. Seega tekib juurde vabu laetud osakesi. Näiteks Ge, Se, Si. Pooljuhtide juhtivuse suurendamiseks kasutatakse lisandeid : 1) Doonorlisand suurendab elektronide arvu, sest tema valents on pôhiaine omast suurem. Seda lisandit sisaldavat pooljuhti nim. n-tüüpi pooljuhiks ja temas on pôhilisteks laengukandjateks elektronid. (As) 2) Aktseptorlisand suurendab aukude arvu, sest tema valents on pôhiaine omast väiksem. Seda lisandit sisaldavat pooljuhti nim. p-tüüpi pooljuhiks ja temas on pôhilisteks laengukandjateks augud. (In) pn-siirdeks nim. kahe eri tüüpi pooljuhi kontaktpinda, millel on ühepoolne juhtivus. Seda kasutatakse pooljuhtdioodis ja transistoris. Magnetväli
viimise teel. Viies germaaniumi (4 väliselektroni, neljavalentne) arseeni (5- valentne) aatomeid, jääb keemiliste sidemete moodustumisel 1 elektron üle ja saadakse valdavalt elektronjuhtivusega pooljuht e. n-tüüpi pooljuht. Elektrone loovutav lisand kannab nimetust "Doonor" andja. Kui pooljuht sisaldab lisandit, mille aatomitel on 1 väliselektron vähem kui põhiaine aatomitel, saame aukjuhtivusega pooljuhi, mida nimetatakse ka p- tüüpi pooljuhiks. Vastavat lisandit tuntakse "Aktseptorina" võtja. Aktseptor võtab naaberaatomitelt elektroni ja tekitab elektronkattesse augu, mis soojusliikumise toimel siirdub valentstsooni. Kokkuvõte. 1. Kristallides muunduvad aatomite väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatasemeteks, mille hõivamisel kehtib tõrjutusprintsiip üle terve kristalli. 2. Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt täidetud elektronidega
juurest ja muutub juhtivuselektroniks. N-Type semiconductor Electron JOONIS 4.3. Vaadeldud juhul tekkis aines lisandi mõjul n-juhtivus. Aine juhtivus on nüüd suurem ja vool tekib aines elektronide liikumisena. Lisanditena kasutatavaid n-juhtivust tekitavaid aineid nimetatakse doonoriteks. Pooljuhti, kus lisanditega on tekitatud n-juhtivus, nimetatakse n-pooljuhiks. Vastupidine pilt tekib siis, kui lisanditena kasutada kolmevalentseid aineid, nagu boori (B), galliumi (Ga) või indiumi (In). Sel juhul jääb struktuuris üks elektron puudu. See koht võib aga täituda kõrvalaatomi elektroniga ja tekibki struktuuri auk (vt. joonis 4.4). Seega tekitas kolmevalentne lisand aukjuhtivuse. Vool sellises p-pooljuhis tekkib aukude liikumisena. Aukjuhtivust tekitavaid lisandeid nimetatakse aktseptoriteks.
toimel. Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. Need kas loovutavad kergesti elektrone (doonorlisandid) või haaravad vabu elektrone enda 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
Vaadeldud juhul tekkis aines lisandi mõjul N-juhtivus. Aine juhtivus on nüüd suurem ja vool tekib aines elektronide liikumisena. Lisandina kasutatavaid N-juhtivust tekitavaid aineid nimetatakse N-type semiconductor 4 Vaba elektron Lisandi aatom (doonor) JOONIS 1.3. doonoriteks. Pooljuhti, kus lisanditega on tekitatud N-juhtivus, nimetatakse N- pooljuhiks Vastupidine pilt tekib siis, kui lisanditena kasutada kolmevalentseid aineid, nagu boori (B), galliumi (Ga) või indiumi (In). Sel juhul jääb struktuuris üks elektron puudu. See koht võib aga täituda kõrvalaatomi elektroniga ja tekibki struktuuri auk (vt. joonis 1.4). Vool sellises pooljuhis tekib aukude liikumisena Seega tekitas kolmevalentne lisand aukjuhtivuse. Aukjuhtivust tekitavaid lisandeid nimetatakse aktseptoriteks
Vaba elektron Lisandi aatom (doonor) JOONIS 1.3. doonoriteks. Pooljuhti, kus lisanditega on tekitatud N-juhtivus, nimetatakse N-pooljuhiks Vastupidine pilt tekib siis, kui lisanditena kasutada kolmevalentseid aineid, nagu boori (B), galliumi (Ga) või indiumi (In). Sel juhul jääb struktuuris üks elektron puudu. See koht võib aga täituda kõrvalaatomi elektroniga ja tekibki struktuuri auk (vt. joonis 1.4). Vool sellises pooljuhis tekib aukude liikumisena Seega tekitas kolmevalentne lisand aukjuhtivuse. Aukjuhtivust tekitavaid lisandeid nimetatakse aktseptoriteks
(joon. 7.26). Tulemusena tekib üks vaba laengukandja valentstsoonis - auk. Samaaegselt vaba elektroni teket juhtivustsoonis ei toimu, sest ergastus toimub valentstsooni ja üksiku nivoo vahel. Sellist tüüpi lisandit nimetatakse aktseptorlisandiks, sest ta võtab (accept - vastu võtma) elektrone valentstsoonist jättes järele augu. Energianivoo keelatud tsoonis kannab aktseptornivoo nime. Aktseptorlisandi puhul p >> n ja materjali nimetatakse p-tüüpi pooljuhiks. p-tüüpi pooljuhis on augud põhimisteks laengukandjateks ja elektronid mittepõhilisteks laengukandjateks. Elektrijuhtivus avaldub kujul = p / e / µ p (joon. 7.12) p -tüüpi pooljuhis asub Fermi nivoo keelutsoonis aktseptornivoo lähedal ja tema asend sõltub temperatuurist ja lisandi kontsentratsioonist. Lisandpooljuhtide valmistamiseks kasutatakse ülipuhtaid lähtematerjale (lisandi lähtekontsentratsionid 107 at %). Lisandite sisseviimisprotsessi materjali nimetatakse
annaabi.ee 
