Pooljuhid - pooljuht · Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. · Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. · Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja 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.
Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja Jõuelektroonika instituut Üliõpilane: Rait Rääk Teostatud: 21.02.2005 Õpperühm: AAAB41 Kaitstud: Töö nr. 1 OT Pooljuhtdiood Töö eesmärk: Töövahendid: Pooljuhtdioodi pinge-voolu Diood, toiteallikas, potentsiomeeter, tunnusjoone määramine ja selle ampermeeter, voltmeeter. kasutamise oskuste arendamine. Skeem Teooria Pooljuhtdioodid on kahe väljastusega ühe pn- siirdega elektronseadised. Nende valmistamisel kasutatakse lähtematerjalina räni germaaniumi või galliumarseniidi monokristalli, kus lisandite kontsentratsioon ei tohi ületada 10-8 %. Dioode liigitatakse siirde kuju ja mõõtmete järgi punkt- ja pinddioodideks. Punktdioodidel on avaldava kontakti mõõtmed samas suurusjärgus siirde paksusega, pinddioodidel on aga s...
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
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL ELEKTROONIKAINSTITUUT Egert Pärna Pooljuht komponentide simuleerimine arvutil laboratoorne töö juhendaja:Argo Kasemaa Tallinn 2008 Töö eesmärk Laboratoorse töö eesmärk on tutvuda integraalskeemi projekteerimisega. Töö käigus saadakse ettekujutus, kuidas tehakse kristallile elektroonikaelemendid ja kuidas muudetakse nende parameetreid mõõtmete muutmise teel; tutvutati disainireeglitega, mis määravad skeemi minimaalsed mõõtmed.
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 tingitud liikumisvõimeliste laetud osakeste-laengukandjate (elektronide või ioonide) olemasolust aines. P-pooljuht on aukjuhtivusega. Elektriväljas valentselektronide puudujäägil tekkinud "auk" nihkub ja võib haarata puuduva elektroni naaberaatomilt. Nii tekivad "triivivad augud", millele siis vastab aukjuhtivusega ehk p-pooljuht. 7
Pooljuhtmaterjalid Kaasaja elektroonika on valdavalt pooljuht elektroonika. St kasutatakse seadiseid, mille töö põhineb pooljuht materjali omadustel. Pooljuhtmaterjalid on väga suur hulk materjale, mis elektrijuhtivuse seisukohalt paiknevad juhtude ja isolaatorite vahepeal. See juures elektroonikas on leidnud kasutust neist suhteliselt väike arv. Ajalooliselt esimesteks kasutatavateks pooljuht materjalideks olid seleen ja vaskoksiid. Järgnevatel etappidel kasutati väga laialdaselt germaaniumi, kuid praeguseks on valdavalt kasutatavaks pooljuhtmaterjaliks räni, galliumarseniid. Pooljuhtmaterjalide elektroonikas kasutamise eeltingimuseks on väga suur nõutav puhtus. St. ei ole lubatud lisandeid. Kõrge nõutav puhtus on tingitud sellest, et elektroonikasse sobivad pooljuhtmaterjalid peavad olema kristallilise ehitusega ja nende ainete kristalliline struktuur peab
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 p-pooljuht - akseptorlisanidga pooljuht - enamuslaengukandjateks on välise elektrivälja mõjul valentstsoonis liikuvad augud pooljuhtide kasutamine dioodid, raadiod, televiisorid, kiip pn-siire ühinemiskiht n-pooljuhi ja p-pooljuhi vahel päripinge vooluallika positiivne poolus ühendada p-poolmega vastupinge vooluallika negatiivne poolus ühendada p-poolmega
positiivsed ja negatiivsed ioonid; · ioniseeritud gaasid - elektron- ja ioonjuhtivus, kus laengukandjateks on nii elektronid kui ka ioonid. Tähtsaimad elektrijuhid on metallid, eriti hõbe, vask ja alumiinium. 3. Mis on isolaator (dielektrik)? Isolaator on väga väikese elektrijuhtivusega aine, praktiliselt mittejuht. Isolaatoriteks on: õhk, klaas, portselan, parafiin, kummi, õli jt. 4. Mis on pooljuht? Pooljuht on aine, mille elektrijuhtivus sõltuvalt tingimustest oluliselt muutub väga väikesest juhtivusest kuni hea juhtivuseni. Pooljuhtidel esineb: oma- ja lisandjuhtivus. Pooljuhtide hulka kuuluvad: germaanium, räni, seleen, paljud keemi-lised ühendid ja enamik looduslikke mineraale. 5. Mis on elektriahel? Elektriahel on elektritehniliste seadiste kogum, mis on ette nähtud voolu juhtimiseks läbi nende. 6. Mis on suletud elektriahel?
Takistuse pöördväärtus, 1/T tõus = 4596,56775 ± 33,17860 vabaliige = -5,49833 ± 0,10301 Arvutused ja veaarvutused Algandmed Mõlemal graafikul on tegemist lineaarse sõltuvusega y = ax + b. Metall: a 0.1081 0.0017 b 24.27 0.09 Pooljuht: a 4597 33 b 5.498 0.103 J k 1.381 10 23 K Takistuse temperatuuriteguri leidmine metalli korral Graafiku tõus = R o a b a 0.1081 0.004454 b 24.27 2 2 2 2 0.0017 0.009 5 1 1 0.004454 7.006 10 a b 0.1081 24
EKSAMI KÜSIMUSED 1.n- tüüpi pooljuhis on enamuslaengukandjad-Elektronid 2. Tuntumad pooljuhtained on-Räni(Si),Germaanium(Ge) 3.Pooljuhtideks nim.aineid ,mille mahueritakistus on...-Väiksem kui metallidel ja suurem kui isolaatoritel. 4. Dioodi läbib vool kui tema anood on katoodi suhtes-Järjestikult Anood Katood 6. Dioodi pärisuunaline U/I tunnusjoon on 7.Toiteseadme väljundparameetrid on-Väljundpinge stabiilsus,suurim lubatud vool 8. Silufiltri põhiline ülesanne on-vähendada alaldist saadava pinge pulsatsiooni ehk lainelisust tarbija iseloomuga määratud tasemeni. 9. Trafo ülesanne toiteseadmes on-muuta vahelduvvooluvõrgust saadavat pinget sel määral,et väljundis saada nõutava suurusega alalispinget 10. Transistori 3 tööreziimi on-avatud,suletud ja küllastusreziim 11.Mitu siiret on transistoril-2 12.Suurima võimsusvõimenduse annab-ühise emitteriga lülitus 13.NPN tüüpi transistori kollektor ühendata...
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. 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
praktiliselt täiesti tühi. Mida laiem on materjali keelutsoon, seda väiksem on tema elektrijuhtivus. Juhtivustsoon tühi ja energiaruumi elektronide liikumiseks on piisavalt, kuid seal puuduvad elektronid, mis saaksid liikuma hakata. 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
Juht: tavaliselt metall-kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega kaetud. Pooljuht juhib elektrit halvemini kui juht, sest nendel ainetel pole elektrone puudu ega üle(juhtidel puudu), juhib elekrit vaid siis kui aine võresse saabuvad lisandite aatomid ja tekivad vabad elektronid või augud. Pooltäidetud tsooni elektronid metallides moodustavad liikumisvõimelise elektrongaasi ehk elektronpilv(nimetus tuleb sellest et elektronid liiguvad metallides vabalt nagu gaasides). Isolaator: väga väikese elektrijuhtivusega aine, praktiliselt mittejuht, nt
hapete, aluste ja soolade vesilahused - ioonjuhtivus, kus laengukandjateks on positiivsed ja negatiivsed ioonid; ioniseeritud gaasid - elektron- ja ioonjuhtivus, kus laengukandjateks on nii elektronid kui ka ioonid. Tähtsaimad elektrijuhid on metallid, eriti hõbe, vask ja alumiinium. Isolaator (dielektrik) väga väikese elektrijuhtivusega aine, praktiliselt mittejuht. Isolaatoriteks on: õhk, klaas, portselan, parafiin, kummi, õlijt. Pooljuht aine, mille elektrijuhtivus muutub sõltuvalt tingimustest väga väikesest juhtivusest kuni hea juhtivuseni. Pooljuhtidel esineb oma- ja lisandjuhtivus. Pooljuhtide hulka kuuluvad: germaanium, räni, seleen, paljud keemilised ühendid ja enamik looduslikke mineraale. ELEKTROTEHNIKA TEATMIK 3 Kirjastus ILO
Võrrelge saadud graafikuid. 6. Leidke vähemruutude meetodil metalli takistuse temperatuurisõltuvuse R=f(T) lähendussirge võrrandi parameetrid Ro ja Ro, millest arvutage metalli takistuse temperatuuritegur . 7. Leidke vähimruutude meetodil pooljuhi takistuse temperatuurisõltuvuse lnR=f(1/T) lähendussirge võrrandi kordaja W/2k, millest arvutage pooljuhi omajuhtivuse aktivatsioonienergia W. Tabel Jrk.Nr. Metall Pooljuht t (C) T(K) R t (C) T(K) 1/T (K-1) R Ln R Metalli takistuse temperatuuritegur: R1 - R 2 = R 2 t1 - R 1t 2 Metalli takistus 0o C juures: R1 Ro = 1 + t1 Pooljuhi takistuse temperatuurisõltuvuse lähendussirge võrrandi kordaja: W ln R 1 - ln R 2 = 2k ln R 2 ln R 1 - T1 T2 Pooljuhi omajuhtivuse aktivatsioonienergia: 2 k T1 T2 R 1 W = ln
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. Dielektrikud võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised. Elektriväli tekitab dielektrikus dielektrilise polarisatsiooni. Dielektrikute tähtsaimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus. Näiteks kasutatakse dielektrikuna kummit, klaasi ja õhku. Elektrijuht ehk juht on
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 jaotatakse pooljuhid: n - pooljuht (elektronjuhtivusega pooljuht). Kristallvõresse viidud nn. doonorlisandi fosfori aatomil on üks elektron rohkem, see ülearune elektron jääbki kristallis vabalt liikuma. p - pooljuht (aukjuhtivusega pooljuht) Lisandi - boori aatomil on üks elektron vähem kui ränil - alumises täidetud tsoonis tekib vaba koht (nn. "auk"), kuhu võib sattuda elektron naaberaatomi juurest. DIOOD, pn -siire:
Elektrotehnika KT 1. Mis on pinge ? (tähis , millega mõõdetakse, kuidas mõõdetakse ja skeem) 2. Mis on vool ? (tähis , millega mõõdetakse, kuidas mõõdetakse ja skeem) 3. Mida on vähemalt vaja voolu takistamiseks ? 4. Püsimagnet ? 5. Takisti,püsielektrid , dielektrik näited ? 6. Püsi-ja elektrimagneti erinevused ? 7. Generaator ? 8. Multimeetri kasutamine klemmid ? 9. Kuidas valmistada elektromagnetit ? 10. Mis on voolujuht ? 11. Mis on pooljuht? 12. Mis on diamagneetlised-, paramagneetilised ja ferrummagneetlised ained ? 13. 3 võimalust elektrivoolu tekimiseks ? 1. Pinge iseloomustab elektrivoolu poolt vooluringis tehtud tööd. Tähis U , mõõtühik V (volt), piget mõõdame voltmeetriga parlaleelselt. 2. Elektrivooluks nimetatakse elektrilaengute suunatud liigumist. Tähis I , mõõteühik A(amper), voolu mõõdame ampermeetriga järjestikku. 3. Takistit 4. Püsimagnet keha, mida alati ümbritseb elektriväli
juhtivustsoon. 5) Miks dielektsikud ei juhi elektrit.+joonis Sest neil järgneb valentstsoonile lai keelutsoon, mille ületamiseks peab elektron juurde saama väga palju energiat. (tugev elektriväli võib põhjustada läbilöögi) 6)Mis on pooljuhid, nimeta. Pooljuhid on ained, mis tavatingimustel juhivad voolu halvasti. Nt. Räni, germaanium. +joonis 7)Mis on pooljuhi omajuhtivus? Puhaste pooljuhtide juhtivust nimetatakse omajuhtivuseks. See on halb. 8)n-tüüpi pooljuht on pooljuht, kus põhilisteks laengukandjateks on vabad elektonid. See tekib kui lisandina kasutatakse viievalentset ainet, nt Arseen. Elektrivälja mõjul võib elektron liikuda doonornivoolt juhtivustsooni. +joonis 9)p-tüüpi pooljuht on pooljuht, kus põhilised laengukandjad on positiivsed augud.. See saadakse 3-valentse aine lisamisel nt indium. +joonis 10)Pooljuht diood Põhiomadus: lasta hästi läbi voolu ainult ühes suunas. Kasutatakse vahelduvvoolu alaldamisel. Skeemi tähis:
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. Kui ühendada elektrolüüsiseadus: katoodil sadestunud aine mass p-tüüpi pooljuht vooluallika +ga ja n-tüüpi pooljuht on võrdeline vuulutugevuse ja ajaga. vooluallika-ga, siis laengukandjad hakkavad liikuma 3.Transistorit saab kasutada elektrisignaali üksteise poole ja läbivad tõkkekihi. Seda nim. võimendamiseks. Parempoolne patarei tekitab + pärisvooluks. Kui aga muuta vooluallikate poolt, siis pinge kollektori ja emitteri vahel. Vasakpoolne
Laeng näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus Elementaarlaeng vähim võimalik laengu väärtus. Laengu jäävuse seadus: Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv Elektrivool laengukandjate suunatud liikumine Juht laengu kandjate arv suur; juhib elektrit Dielektrik e isolaator e mittejuht laengu kandjaid vähe; aine, mis ei juhi elektrit Pooljuht laengukandjad ei ole alati vabad, neid võib saada suhteliselt kergesti vabadeks muuta; juhib elektrit mingil kindlal temperatuuril, valguses, lisandite sisaldusest põhiaines jne nt puhas vesi, räni Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget Voolu suunaks on kokkuleppeliselt positiivsete laengukandjate suund. Negatiivsed laengukandjad nt elektronid metallides liiguvad kokkuleppelisele suunale vastupidises suunas
Aatomifüüsika Aatomifüüsika: Bohri aatomimudel: peakvantarv, energianivoo, Bohri postulaadid. Kvantmehaanika teke ja põhiideed. Kaasaegne aatomimudel. Energiatasemed tahkises: metall, pooljuht, dielektrik. Aatomifüüsika · Aatomifüüsika käsitleb keemiliste elementide algosakestes - aatomites toimuvaid protsesse. · Aatomifüüsika kitsamas mõttes tegeleb aatomite elektronkatete uurimisega; aatomituumas toimuvaid protsesse uurib tuumafüüsika. Aatomimudel · Mis on mudel? Sõnaga "mudel" tähistavad teadlased mitte harjumuspärast odavat vähendatud koopiat, vaid originaaliga sarnaselt funktsioneerivat süsteemi.
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) Aktseptorlisand pooljuhi võres olev lisand loovutab ,,auke" (p-pooljuht) Doonornivoo keelutsoonis asetsev elektronidega täidetud nivoo, kust elektronid saavad minna juhtivus- või valentstsooni Aktseptornivoo keelutsoonis asetsev elektronidega täitmata nivoo 10. N- ja p-pooljuht N-pooljuht ehk doonorlisandiga pooljuht pooljuht, milles on enamuslaengukandjateks välise elektrivälja mõjul juhtivustsoonis liikuvad elektronid
gaasi aatomite ioniseerimiseks. Seda nim põrkeionisatsiooniks Ka tavaline õhk võib elektrit juhtida, sellisel juhul on põhjuseks kosmosest vabanev kiirgus. Veel on huumlahendus, kaarlahendus, sädelahendus ja koroonalahendus. *Huumlahendus *Kaarlahendus *Sädelahendus *Koraallahendus 17. Mis on plasma? Plasma on tugevasti ioniseeritud gaas(laengukandjate arv gaasi vaadeldavas koguses saab võrreldavaks gaasimolekulide või gaasiaatoimite üldarvuga). 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.
auke. Auk käitub elektriväljas nagu positiivse laenguga voolukandja. Pooljuhti läbiv vool liitub elektronide ja aukude voogudest. 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..
NT: spinni kvant on ½ Tõrjutusprintsiip ehk Pauli printsiip- kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus Energiatsoonid metallides, dielektrikutes ja pooljuhtides- Pooltäidetud tsooni elektronid ongi liikumisvõimeline elektrongaas metallides. Kõrgeimal hõivatud tasemel kaks elektroni. Nüüd täidetakse kristallis kõrgeim hõivatud tsoon "pilgeni". Nõnda kujunevad dielektrikud ja pooljuhid. n-tüüpi pooljuht-on pooljuht, mis on negatiivse laenguga (nim elektronjuhtivuseks) p-tüüpi pooljuht on pooljuht, mis on positiivse laenguga augud (nim aukjuhtivuseks) Metastabiilne energianivoo- peakvantarvule vastav energia. Aatom asub põhiolekus suhteliselt kaua, kui energia on vähim Stimuleeritud kiirgus- välise elektromagnetvälja mõjul toimuv kiirgus NT: Laser 1. Kirjeldada järgmiste seadmete ehitust, tööpõhimõtet ja kasutamist:
4-valentse elemendi aatomi kohta 13- valentse elemendi aatom. p-tüüpi - positiivne JOONIS saadud materjalis on tühjad orbidid, mida nimetatakse aukudeks. Neid auke loetakse positiivsete laengute kandjateks ja sealt ka p-tüüpi materjal. 3-valentne element seob 3-valentse elekroniga kõrval olevad aatomid ja tühi orbiit võib korjata vaba 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 tagajärjel tekib ioon. Mis on põrkeionisatsioon. Kirjelda huum., kaar, säde ja koroonlahendust VIHIKUS Sõltuv ja sõltumatu gaasilahendus. Gaaslahenduseks nimetatakse elektrivoolu tekkimist gaasis tingituna gaasi ioniseerumisest.[viide?] Lähtudes välistegurite olemasolust või puudumisest jagunevad gaaslahendused vastavalt sõltuvateks gaaslahendusteks ja sõltumatuteks gaaslahendusteks. Mis on pooljuhid, millest sõltub nende elektrijuhtivus? Pooljuht on aine või element, mille elektrijuhtivus on halvem kui elektrijuhil ja parem kui dielektrikul. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril σ = 106...10–8 S/m. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni, germaanium, seleen, telluur, arseen, fosfor ja teised), palju oksiide, sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid, paljud mineraalid jm. Arendatakse ka pooljuht-nanokristalle (näiteks tuum-kest-struktuuriga pooljuht-nanokristallid). Pooljuhid on enamasti
*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
Nimi: Birgit Esimene graafik Perenimi: Albert y Grupp: IASB30 x Mõõtmiste algus: 10/18/2014 14:29 Mõõtmiste lõpp: 10/18/2014 14:38 Teine Graafik Uuritav metall: m2 x Uuritav pooljuht: p2 y Mõõtesamm: 10 s X-telg Y-telg X-telg Nr Temp. Metall (takistus Ω) Pooljuht Temp. K 1 10 283 42181 9664.6 0.003534 2 9 282 42181 9394.5 0.003546 3 11 284 42273 8731.3 0.003521
Pole vabu elektrone, ega ka auke. Kuid omajuhtivus võib tekkida temperatuuri tõustes. 18. Temperatuuri tõstmisega. Lisandjuhtivus- teise aine lisamisel tekkinud juhtivus.Lisatav aine aatom võtab pooljuhi kristallvõres sisse samasuguse koha nagu põhiaine aatomid, kuid õigesti valitud lisand tekitab ühe üleliigse elektroni. 19. Doonorlisand- elektrone loovutav lisand. Kui pooljuht sisaldab lisandit, millel on üks väliselektron vähem kui põhiaine aatomitel, saame valdavalt augujuhtivusega pooljuhi, p-pooljuhi.DOONORLISANDIks on näiteks viie valentnearseen, nelja valentse räni suhtes (n-pooljuht) Pooljuhtide juhtivust saab parandada kristalliseerumise ajal temasse väikeses koguses lisandainete viimise teel Aktseptor- vastuvõtja. Aktseptor omastab põhiaine naaberaatomilt
z:[mY&G`nfid{=^q`884551;8 Nimi: Eeva-Merike Perenimi: Aasa Grupp: YAFB21 Mõõtmiste algus: 1.01.1997 1:35 Mõõtmiste lõpp: 1.01.1997 1:44 Uuritav metall: m2 Uuritav pooljuht: p3 Mõõtesamm: 19 s Metall Pooljuht Nr t , °C R, R, lnR T, K 1 23 27,40 40596,50 10,611437135 296 27 25 27,70 37517,40 10,5325601043 298 26 26 27,70 36545,00 10,5062996569 299 2 27 28,00 33222,70 10,4109886562 300 24 27 27,70 34276,10 10,4422035973 300
1. Elektrilaeng - näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus. Elementaarlaeng - vähim looduses eksisteeriv laeng. Kandjad on prootonid ja elektronid. 2. Juht - ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur. Looduslik vesi. Dielektrik - ehk mittejuhid sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid ning seetõttu on neis tekkiv elektrivool reeglina väga nõrk. Puhas destilleeritud vesi. Pooljuht - Laengukandjad vahest on vahest mitte - kandjate hulga muutus. Juhivad ühes suunas. 3. Elektrivool - vabade lanegukandjate suunatud liikumine elektrivälja mõjul. Voolutugevus - Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. I=q/t 4. Coulomb’i seadus - . Kahe laetud keha vahel mõjuv elektrijõud F on võrdeline kummagi keha e
Elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk on võrdeline voolutugevuse ruuduga, juhitakistusega ja voolukestvusega. 14. Kirjelda elektrivoolu vedelikes. Vedelikes on laengukandjateks erimärgilised ioonid, mis hakkavad vastassuundades liikuma. 15. Mis on Galvano tehnika? Eseme katmine metallkihiga elektrolüüsi käigus. 16. Nimeta voolulevimise võimalusi gaasides? Gaasi ioniseerimine, põrkeionisatsioon. 17. Mis on plasma? Tugevasti ioniseeritud gaas. 18. Mis on p-pooljuht, n-pooljuht, pn-siire? N-pooljuht on pooljuht, milles on väike osa põhiaine aatomitest asendatud lisandaine aatomitega, millel valentselektrone on ROHKEM, kui põhiaine aatomitel. P-pooljuht on pooljuht, milles on väike osa põhiaine aatomitest asendatud lisandaine aatomitega, millel on valentselektrone VÄHEM, kui põhiaine atomitel(vastavat lisandit nim aktspetoriks). Pn-siire on pooljuhi ala, millel toimub üleminek P-pooljuhilt N- pooljuhile. 19. Diood?
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 neg laengukandjad.Valetstsoonis liiguvad pos laengukandjad. Pooljuht-kihiline pirukas. Pn siire-kahekihilne pooljuht. p-poolmes augud ülekaalus. n-poolmes elektronid ülekaalus. 1) voolallika + poolus ühendada p-poolusega,siis vool suureneb. 2)n poolus ühendada p- poolusega,vool kahaneb vooluallikas Valgus on elektromagnetlainetus.Laine on perioodiline kui perioodiline kohamuutus.Elektronikoht on leiulaine.
...........................................................................................................3 1.Töövahendid........................................................................................................... 3 2.Tunni sisu................................................................................................................6 1.Sissejuhatus........................................................................................................6 2.Pooljuht sildaladi dikreet elementidel..................................................................6 3.Parameetriline stabilisaator...............................................................................10 Kokkuvõtte............................................................................................................... 13 2
· Tuuma avastamine põhineb Rutherfordi katsel, mille käigus kiiritati õhukest kullalehte a-osakestega. Katse käigus avastati, et osad a-osakesed põrkusid plaadilt tagasi. Põrkumine oleks mõeldamatu, kui aatomi positiivne laeng jaguneks ühtlaselt üle terve ruumi. · Planetaarmudel põhineb Päikesesüsteemi struktuuril · Planetaarmudel ei seleta aatomite püsivust · Aatomile saab energiat juurde anda mitmel viisil: a) Kiiritada aatomeid valgusega b) Lastes kiiresti liikuvatel elektronidel põrkuda aatomitega c) Ainet kuumutades · Aatomite kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid, seega võib aatom energiat omandada ja loovutada kindlate portsjonite kaupa · Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga. · Elektroni üleminekul suurema energiaga orbiidilt väiksema energiaga orbiidile aatom kiirgab kvandi, ülemineku...
Pooljuhis on osa elektrone siiratud valentsitsoonist juhtivustsooni, jääb sinna ka vabu alatasemeid. Täites neid auke, pääsevad ka valentsitsooni elektronid liikuma. 6. Pooljuhid on ained, mis tavatingimustel juhivad voolu halvasti. Nt. Räni, germaanium. Tema elektrijuhtivus on muudetav mingi välisteguri(valgus, temperatuur) mõjul. Pooljuhtideks nimetatatkse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. On väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. 7. Peamine pooljuhi iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Seda saab tunduvalt tõsta viies kristalli selle kasvatavamise käigus väheke sobivaid lisandeid. 8. Näiteks uuemates valgusfoorides või elektrooniliselt juhitavates liiklusmärkides raudteejaamades,
2. (. Instruction Decode) (. Register fetch); 3. (. Execute); 4. (. Memory access); 5. (. Register write back); 1 , 4 . : IF OF OE OS IF OF OE OS IF 1 2 : 1 2 3 4 5 6 7 8 1 IF OF OE OS 2 IF OF OE OS 3 IF OF OE OS 4 IF OF OE OS 5 IF OF OE OS MEMORY: Suvapöördusmälud Staatiline pooljuht suvapöördusmälu (Static RAM) - - Static Random Access Memory . . , . , , , . Dünaamiline pooljuht suvapöördusmälu (Dynamic RAM) DRAM - - Dinamic Random Access Memory- . : Fast Page Mode DRAM , 1 ; Extended Data Output DRAM- , . , ; Synchronous DRAM - , ; Rambus DRAM- , , , . Loendurid Loendurid - , . , . n , n- . 2 , 0-. (= 2)
PROTSESSOR: : 1) (. Instruction Fetch); 2) (. Instruction Decode) (. Register fetch); 3)(. Execute); 4) (. Memory access); 5) (. Register write back); 1 , 4 . : IF OF OE OS IF OF OE OS IF 1 2 : 1 2 3 4 5 6 7 8 1 IF OF OE OS 2 IF OF OE OS 3 IF OF OE OS 4 IF OF OE OS 5 IF OF OE OS MEMORY: 3. Suvapöördusmälud Staatiline pooljuht suvapöördusmälu (Static RAM) - - Static Random Access Memory - . . , . , , , . Dünaamiline pooljuht suvapöördusmälu (Dynamic RAM) DRAM - - Dinamic Random Access Memory- . : Fast Page Mode DRAM , 1 ; Extended Data Output DRAM- , . , ; Synchronous DRAM - , ; Rambus DRAM- , , , .
Indiumi joonis. Moodustub Ge-ni ümber 3 täiskovalentset sidet, üks side jääb poolikuks, sest seal tiirleb ümber Indiumi ja Ge aatomituumade ainult 1 elektron ,teise kohal on auk. Energeetiliselt on indium germaaniumi valetstsooni kohal ning tõmbab ära valentstsoonist elektronid, suurendades aukude arvu valentstsoonis. c) Diood- see on üks näide, kus kasutatakse pooljuhte. Pooljuhte kasut. Päikesepatareides, elektriseadmetes vahelduvvoolu muutmisel alalisvooluks, selleks kasut. Pooljuht dioodi ja transistorites, mille abil võimendatakse voolu. Pooljuht dioodi ehitus ja töö 1.joonis. Tihedasse kontakti viiakse erineva juhtivusega pooljuhid, p-tüüpi pooljuhis on palju auke, n- tüüpi pooljuhis palju elektrone. Nende pooljuhtide vahele tekib kontakt a,a` mille el. juhtivus sõltub pooljuhtidele rakendatud elektrivälja suunast. a) ühendame vooluringi selle pooljuhi, nii et elektrivälja suund on +lt miinusele. joonis. I=q/t, I=U/R, k=1/R
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)
kristalliks? 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.
Tolerants ±5-20% ±5-10% ±1-5% C pinge 1600V 400V 500V Elektrolüüt kondensaator a) Märjad ehk klassikalised elektrolüüt kondesaatorid b) Kuivad ehk tandaal elektrolüüt kondensaator 1. Kuivad elektrolüüt kondensaatorid Ta2O C=25 Induktiiv poolid Mahtuvuslik reaktiivtakistus Alalisvool ei lähe läbi. Takistus lõpmatu. Induktivsus [H] Henri Pooljuht seadised (semi-conducktor) Pooljuht kui materjal, üks liik materjali millel on mingid omadused Nendest materjalist valmistatud elektroonika seadised ehk pooljuht seadised. Pooljuhtide omapära on selles, et need on poolikud juhid. Pool juhtide eritakistus jääb dielektrikute ja täisjuhtide eritakistuse vahelee. Germaanium (temperatuuri kartlik , pinge kartlik ja suht kallis) ja räni(paremate näitajatega) on pooljuhtide ,,emad". Räni maakoores on 27% räni, sulamise temp. 1415kraadi
uLojsr{Objh884551;8 Nimi: Rasmus Perenimi: Seli Grupp: KSK Mõõtmiste algus: 1/1/1997 2:17 Mõõtmiste lõpp: 1/1/1997 2:28 Uuritav metall: m2 Uuritav pooljuht: p7 Mõõtesamm: 1 °C Nr Temp. (⁰C) Metall R Ω Pooljuht R Ω 1/T ln R 1 22 27.7 877.2 0.003388108 6.78 2 23 27.4 847.6 0.003376667 6.74 3 24 27.7 834.7 0.003365304 6.73 4 25 27.7 807.7 0.003354016 6.69 5 26 28 779.4 0.003342805 6.66 6 27 28 746 0.003331667 6.61 7 28 28
Voolutugevus on suur ja pn-siirde takistus on väike. 7. Väljatransistor ( tööpõhimõte, skeem) Pais + - kiirendab elektronide liikumist suudmele otsesiire. Pais aeglustab elektronide liikumist suudmele vastusiire. 8. Kiip Kiip Kinnine mikroskeem, pooljuhtplaat, milles on transistorid, dioodid, takistid, kondensaatorid. Kiipidest pannakse kokku arvuti, töö põhineb ränikristallil. Aktseptorpooljuht 3 elektroni väliskihis p-pooljuht doonorpooljuht 5 elektroni väliskihis n-pooljuht
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? N-tüüpi pooljuht on pooljuht, milles põhilised laengukandjad on elektronid. Tekib kui lisada kas 3
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? Pn-siire:kahe erineva pooljuhi tüübi kontaktpind(ühepoolse juhtivusega element), Vastupingel, vool toimuks kõrvaliste laengukandjatega, takistus suur, voolu praktiliselt ei teki; pn-siire päripingel: vool põhiliste
piirav, gaasi aatomite ioniseerimiseks. Seda nim põrkeionisatsiooniks. 3. Ka tavaline õhk võib elektrit juhtida, sellisel juhul on põhjuseks kosmosest vabanev kiirgus. Veel on huumlahendus, kaarlahendus, sädelahendus ja koroonalahendus. 14. Mis on plasma? Plasmaks nim tugevasti ioniseeritud gaasi, mis sisaldab väga suures mahus laengukandjate arvu. 15. Mis on p-pooljuht, n-pooljuht, pn-siire? P-pooljuhid on legeeritud lisandaine aatomid, millel on väliskihil vähem elektrone kui põhiaine aatomitel. Vastavat põhiainet nim aktseptoriks. 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. 16
hõivatud, kuid keelutsoon on palju kitsam (1-2 eV) kui dielektrikutes. Elektronid suudavad minna valentsitsoonist järgmisse lubatud tsooni ehk juhtivustsooni, jättes valentsitsooni maha täitmata elektronseisundeid ehk auke, mis käituvad nagu positiivse laenguga osakesed, st võtavad ka osa elektrijuhtivusest. Paar elektron-auk võib pooljuhis tekkida näiteks pealelangeva valguse footoni arvel. Sellest ka nimetus pooljuht, sest tema elektrijuhtivus on muudetav mingi välisteguri (valgus, temperatuur) mõjul. Kokkuvõtvalt: Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=1 3eV).
annaabi.ee 
