pole. Puhastes pooljuhtides on sama palju auke ja siis hakkavad vase positiivsed ioonid liikuma katoodi 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
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. · 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.
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.
valmistamisel. Seleniide (PbSe, Bi2Se3, CdSe, HgSe) kasutatakse fototakistite, pooljuhttermoelementide ja laserite tootmisel. 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 valise elektronkihil. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes, peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhtide elekrijuhtivus 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.
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 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:
(räni,germaanium)tavaolekus-elektronid on seotud paaridesse,vabu laengukandjaid pole omajuhitavus-Ideaalses pooljuhis on elektrivool põhjustatud ühesuguse arvu elektronide ja aukude liikumisest ja seda nimetatakse pooljuhtide omajuhtivuseks.(augud+ ja elekronid-)termo-Kuna laengukandjaid tekitab soojus,sõltub juhtivus temperatuurist(temp mõõtmine,küttesüsteemid)foto-Kuna laengukandjaid tekitab valgus,sõltub juhtivus valgustatusest(valguse mõõtmine,signa)lisandjuhtivus-Viies pooljuhti sobivaid lisandiaatomeid p ja n-p- ja n-pooljuhte omavahel kombineerides saab luua erinevaid elektroonilisi seadmeid(led,arvutid,protsessorid) elektrolüüt-hapete,aluste ja soolade vesilahus polaarsus-vesinikside,üks ots negatiivne ja teine positiivne diss-lahustunud aine molekuli lagunemine ioonidekselektrolüüs-ioonid kogunevad vastasmärgilistele elektroodidele ja neil eraldub aine,toimub keemiline reaktsioon vask-ioonid tõmbuvad
Galvanotehnika on meetod, kus elektrolüüsi käigus kaetakse esemeid metallikihiga. 1. Galvanosteegia õhuke metallikiht, kroomimine jms, tehakse ilusamaks 2. Galvanoplastika paks metallikiht, jäljendid, koopiad 19. Nim. voolulevimise võimalusi gaasides ? Huumlahendus (hõredates gaasides), kaarlahendus, sädelahendus, koroonalahendus. 20. Mis on plasma ? Plasma on tugevalt iooniseeritud gaas. 21. Mis on p-pooljuht, n-pooljuht, pn-siire ? P-pooljuhti on legeeritud akseptorid. N-pooljuhti on legeeritud doonorid. Pn-siire on p- ja n-pooljuhtide kokkupuute pinnal tekkiv juhtivuse muutumine, kus ühtepidi toimib elektrivool hästi, teistpidi praktiliselt mitte. 22. Doonor ja aktseptor. Doonor on lisand, millel on valentselektrone rohkem kui põhiaine aatomil. Akseptor on lisand, millel on valentselektrone vähem kui põhiaine aatomil. 23. Diood ? Diood on pooljuht ühend, kus on ühendatud kaks erimärgilist pooljuhti. 24. Transistor ?
tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda. 2.3. Dielektrikuis ning tugevasti külmutatud pooljuhtides on kõrgeim hõivatud energiatsoon valentstsoon elektronidega täidetud. Liikumisvabadus puudub, elektrivool ei pääse läbi. 2.4. Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (~1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni juhtivustsooni, jättes valentstsooni tühikuid 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
head elektrijuhid: elektronid saavad tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda. ( joonis Energiatsoonid metallides, pooljuhtides ja dielektrikutes) Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni juhtivustsooni, jättes valentstsooni tühikuid auke. Auk käitub elektriväljas nagu positiivse laenguga voolukandja. Pooljuhti läbiv vool liitub elektronide ja aukude voogudest Dielektrikuis ning tugevasti külmutatud pooljuhtides on valentstsoon elektronidega täidetud, liikumisvabadus puudub, elektrivool ei pääse läbi. Dielektrikutes on keelutsoon lai (510eV), soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. LISANDJUHTIVUS, DOONORID JA AKTSEPTORID Pooljuhtide, nt Si, Ge, elektrijuhtivust tõstavad lisandid elektrone loovutavad doonorid, elektrone
dielektrikus. Pooljuhid on enamasti kristallstruktuuriga ained, s.t nende aatomid või molekulid paiknevad kindla korra kohaselt, moodustades kristallivõre. Pooljuhid on väga tundlikud 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?
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
Npooljuht on pooljuht, milles põhilised laengukandjad on elektronid. Pnsiire on p ja npooljuhtide kokkupuute pinnal tekkiv juhtivuse muutumine, kus ühtepidi toimub elektrivool hästi, teistpidi praktiliselt mitte. *Doonor ja aktseptor. Doonor on lisand, kus on valentselektrone rohkem kui põhiaine aatomeid. Aktseptor on lisand, kus on valentselektrone vähem kui põhiaatomeid. *Diood? Diood on pooljuhtühend, kus on omavahel ühendatud kaks erinimelist pooljuhti. (n+p) *Transistor? Transistor on pooljuhtseadis, mille abil saab elektrisignaali võimendada, lülitada, tekitada ja muundada. *Kiip? Kiip on nüüdiselektroonika põhielement, kus on väga väikesele pindalale koondatud suur hulk tranststoreid koos lisadetailidega. *Kuidas pooljuhi juhtivus sõltub temperatuurist? Temperatuuri tõustes takistus väheneb. Mida kõrgem temperatuur, seda suurem on takistus. *Mis on LED e valgusdiood
retsipient 30. Millist tüüpi pooljuhis on enamuslaengukandjad elektronid? donor 31. Kas juhid muudavad oma omadusi väiliste tegurite mõjul? Jah vähe 32. Kas pooljuhid muudavad oma omadusi väliste tegurite mõjul? Jah 33. Kas juhid muudavad oma takistust temperatuuri, valguse või magnetvälja mõjul? ei 34. Kas pooljuhid muudavad oma takistust temperatuuri, valguse või magnetvälja mõjul? Jah 35. Milliseid pooljuhi tüüpe annab legeerimine? 36. Kuidas nimetatakse n-tüüpi pooljuhti? donor 37. Kuidas nimetatakse p-tüüpi pooljuhti? Retsipient, vastuvõtja 38. Kuidas nimetatakse elektroni kui laengukandjat n-tüüpi pooljuhis? Enamus kandjaks 39. Kuidas nimetatakse elektroni kui laengukandjat p-tüüpi pooljuhis? Vähemaks kandjaks 40. Kuidas nimetatakse auku kui laengukandjat n-tüüpi pooljuhis? Vähemaks kandjaks 41. Kuidas nimetatakse auku kui laengukandjat p-tüüpi pooljuhis? Enamus kandjaks 42. Millega võrdub barjääripotentsiaal? 0,7 V 43
2. N-pooljuhid on legeeritud lisandaine aatomid, kus väliskihil on 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
Klassikaline või geomeetriline tõenäosus μ(ΩA)=(2,25-2*0,5)=1,25 k V =k! Ck P(A)=1,25/2,25=5/9 Variatsioonid: n n Liitmislause, korrutamislause, tinglik 1) Karbis on 10 pooljuhti, neist 7 hiljuti testitut. Karbist tõenäosus, sõltumatud sündmused, võetakse huupi 5 pooljuhti. Leidke tõenäosus, et sõltumatute katsete seeria nende hulgas on täpselt 3 hiljuti testitut. Liitmislause: P(A1+A2)=P(A1)+P(A2)-P(A1A2) Lahendus: A=“3 pooljuhti 5-st on testitud“ P((A1+A2)+A3)= P(A1)+P(A2)+P(A3)-P(A1A2)- 5 P(A1A3)-P(A2A3)+P(A1A2A3) │Ω│=n= C10 =12 Tinglik tõenäosus: DEF. P(A/B)=P(AB)/P(B) ;
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
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. Iood(diood) Diood on pooljuhtide ühend, kus on omavahel ühendatud 2 eriliiki pooljuhti. Mis on transistor? Transistor on pooljuht-ühend, milles on vastasjärjestuses ühendatud 2 dioodi. Transistor on pooljuht-seade elektrisignaalide võimendamiseks, muundamiseks ja genereerimiseks ehk tekitamiseks. 17. Mis on kiip? Kiip on pooljuht-plaadike, kuhu on koondatud suur hulk üliväikseid transistore koos lisadetailidega, mis kõik koos toimivad tervikliku võimendi protsessi vms sarnasena. 18. Kuidas pooljuhi sõltuvus sõltub temperatuurist? 19
Neeldumise tulemusena vabanevad selles materjalis muidu seotud olnud laengukandjad elektronid ja augud. Et neid laengukandjaid saaks kasutada elektrienergia tootmiseks, tuleb esmalt augud elektronidest eraldada. Kõige lihtsam on selleks kasutada teist, elektronjuhtivusega pooljuhtmaterjali kihti, mis koostöös päikesekiirgust neelava pooljuhiga moodustab omamoodi barjääri. See takistab ühelt poolt aukude äravoolu ning teisalt soodustab elektronide libisemist elektronjuhtivusega pooljuhti. Sellise eraldamise tulemusena kogunevad vabastatud augud ja elektronid päikesepatarei erinevatesse aladesse ning nende omavaheline kokkupuude on raskendatud. 90% tänapäeval toodetavatest päikesepatareidest on valmistatud kristallilisest ränist. Pole veel leiutatud (ja vaevalt et kunagi leiutataksegi) tehnoloogiat, kuidas ülipuhast ränikristalli saaks odavamalt toota. Seetõttu püütaksegi kogu maailmas välja töötada uusi odavamaid tehnoloogiaid
Suure võimsusega laserdioode kasutatakse tööstuses lõikamiseks ja keevitamiseks. [2] Ränilaserite arendamine on oluline optiliste arvutite loomiseks. Kuna räni on integraallülituste põhimaterjal, siis ränilaserid lubaksid ehitada optilisi ja elektroonilisi ühendusi samale kiibile. Kahjuks on räni ebasoodsate omaduste tõttu ränilaseritega palju probleeme. Samas on viimasel ajal loodud ränihübriidlasereid, kus laseris kasutatakse nii räni kui ka mingit muud pooljuhti, näiteks indium(III)fosfiidi või gallium(III)arseniidi. Mõlema materjali abil on ränist võimalik saada koherentset valgust. Teine võimalus ränilaserite saamise jaoks on raamanlaser, mis kasutab raamanhajumist. [2] Pooljuhtlaseritel on väga suur kasutegur, mis läheneb 100%-le. Nad on väikeste mõõtmetega ja häälestatavad ning nende kiirgus on moduleeritav. Kahjuks on nende väljundsignaali spekter võrdlemisi lai ja kiirtekimbu hajumisnurk küllalt suur
valgustid. LED-tehnoloogia (lüh. ingl. k. "Light Emitting Diode" ehk valgust väljastav diood) puhul pannakse madala pingega helendama mitte pirn, vaid epovaiku asetatud, peegeldi ja elektroodidega varustatud sobiva pooljuhi kristall, mis ergastub elektrivoolu mõjul ning kiirgab erinevat värvi valgust. Valgusdiood on hõõglambist ja luminofoorlambist (säästulambist) põhimõtteliselt täiesti erinev külma valguse allikas. Pooljuhti suunatud energiast muutub soojuseks üsna tühine osa, kuid valdav osa kiirgub valgusena. LED- valgustite puhul oli teadlastele pikka aega probleemiks valgusradiatsiooni tekitamine, mis inimsilmaga oleks nähtav kui valge valgus. LED-süsteemis on punase ja rohelise komponentide segamise teel saavutatud kollane radiatsioon ning sellele sinise lisamine annabki valge valguse. LED kui valgusallikas hiilgab pika eluea ja ekstreemse säästlikkuse (elektrivõimsuse tarve
Pooljuhtmaterjalide eritakistus oleneb eelkõige: koostisest (väga olulised on lisandid) § valmistamise tehnoloogiast § välis-mõjudest (temperatuur, elektriväljatugevus, valgustatuse intensiivsusest jne.) TEMPERATUURI SÕLTUVUS: Madalatel temperatuuridel on pooljuhid praktiliselt isolaatorid § Temperatuuri tõusmisel tõuseb ka elektronide liikumise kiirus ja järelikult energia GRAAFIK: LISANDPOOLJUHID: Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti § Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomid. Doonorlisandid (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. Doonorlisandid annavad pooljuhile juhtivuselektrone. Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad
Aktseptoriks võib olla indium, gallium, boor. 36. Mis on pn – siire? PN-siire – tehnoloogilise protsessiga saavutatud P-juhtivusega ja N-juhtivusega pooljuhi piirikiht. Kui räni kristalli doteerida selliselt, et tekib kaks erineva juhtivusega tsooni, siis nende vahelist piirkihti nimetatakse PN-siirdeks. Elektronide kontsentratsioon N-pooljuhis on palju suurem kui P-pooljuhis, siis difusiooni tulemusel kanduvad osad elektronid P-pooljuhti. N-pooljuhi piiripinna lähedal tekib positiivne ruumlaeng. Sama toimub ka aukudega. Erinimeliste laengutega kihtide vahele tekib elektriväli., mis on suunatud N-juhtivusega pooljuhist P-juhtivusega pooljuhi suunas. Sama väli takistab laengute edasist difundeerumist. 37. Mis on pärilülitus ja mis on vastulülitus? 38. Pooljuhtdiood, selle tunnusjoon, läbilöök, parameetrid. Pooljuhtdiood – ventiili omadusega passiivne pooljuhtelement. Rakendades dioodile pinge nii, et katood
Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. 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)
kontsentratsioon, mistõttu lisandjuhtivus mõjutab nüüd poljuhi juhtivust vähem. Kuna vastassuuna vool suureneb, siis temperatuuri tõusuga väheneb alaldustegur ja halveneb p- n-siirde ventiili toime. Tunduv temperatuuri mõju pooljuhtseadiste omadustele on nende tõsiseks puuduseks. 22. Mis on pooljuhtdiood? Lk 94 Pooljuhtdioodide põhiliseks elemendiks on p-n-siire, mis eraldab kahte erineva lisandjuhtivusega pooljuhti. Sellisel siirdel on ventiili omadused. Eristatakse kaht dioodide põhiliiki: pind- ja punktdioodi. 23. Pooljuhtdioodide liigitus.lk 86 Eristatakse kaht dioodide põhiliiki: pind- ja punktdioodi. (lk 86) Kasutusel on olnud erinevaid dioodide liigitusi, praegu enamlevinud liigitus lähtub nende kasutusalast. Kui dioodis leiab kasutust p-n-siirde põhiomadus (ühesuunaline elektrijuhtivus ehk ventiili toime), nimetatakse neid dioode põhidioodideks ehk lihtsalt dioodideks
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
Elektronid liiguvad vastu elektrivälja suunda, aga augud elektrivälja suunas. Kirjeldatud omajuhtivus ja vabade elektronide ja vabade elektronide hulk sõltub aine temperatuurist. Väga madalatel temperatuuridel on pooljuhid isolaatorid reaalsetel temperatuuridel (20?C) on aga pooljuhtides vabu elektrone juba üsna palju ja seetõttu on ka materjali juhtivus märgatav. Kasutades sobivaid lisandeid on võimalik tekitada pooljuhti laengu kandjaid ja suurendada selliselt juhtivust. Kasutatavad lisandid on kas 5 või 3 valentsed. 5 valentsed on As, Sb, P ja neid nimetatakse doonorlisanditeks 3 valentsed on In, Ga, B ja neid nimetatakse aktseptoriteks. 5 valentse lisandi ühele elektronile ei ole struktuuris kohta ja ta hakkab liikuma väiksemagi energia saabumisel. Sarnane olukord tekib 3 valentsete lisandite korral. 3 valentsed lisandid hakkavad põhjustama voolu.
( positiivne laeng ). · Ge ja Si on neljavalentsed elemendid. Kui neid legeerida kolmevalentsete galliumi või indiumiga, siis üks paariselektroonsetest sidemetest jääb põhiaine ja lisandi aatomite vahel puudulikuks ( temas ei jätku ühte elektroni ) ja tekib "auk". Sellepärast on legeeritud pooljuhil lisandisteuktuurist tingituna "aukude" ülekaal. Seda lisandit, mis tekitab p - juhtivuse, nimetatakse akseptoriks. E = 0,08 eV. · Kui pooljuhti legeerida viievalentse elemendiga ( As, Sb, P ), tekib sidemetes elektronide ülejääk - n - juhtivus. E = 0,05 eV. · Kui moodustada nimetatud juhtivusmaterjalidest kahekihiline kontakt, saadakse tõkkekiht, mida nimetatakse p - n siirdeks. 14 POOLJUHTELEKTROONIKA. DIOOD, TRANSISTOR, KIIP. VALGUSE KIIRGUMINE. LASER. LUMINESSENTS Et aatom hakkaks kiirgama , tuleb talle anda teatud hulk energiat. Kiirates annab aatom
on iseloomulik, et alati tekib elektrone ja auke ühepalju. Pooljuhid erinevad metallidest suurema eritakistuse ja selle ümberpööratud temperatuurisõltuvuse poolest. Juhtivuse temperatuuri sõltuvus on eksponentsiaalne nii, et iga 10 Kraadi temperatuuri tõusuga suureneb juhtivus (juhtivuselektronid arv) 2korda. · Lisandpooljuhid, donor- ja aktseptor-pooljuhid Pooljuhtide omajuhtivus on üldiselt väike. Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti. Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomeid. Lisandeid ja järelikult ka pooljuhte on kaks tükki: 1 Doonorlisadind (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. 2 Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises
Dielektrikud ja pooljuhid kujunevad mittemetallides, kus aatomite kõrgeimal hõivatud tasemel on kaks vastasspinnidega elektroni ja täitub kristalli kõrgeim hõivatud tsoon. 35. Mida nimetatakse keelutsooniks? Mida nimetatakse valentsitsooniks? Keelutsoon on vahemik, mis ei omanda energiaid elektronide laineomaduste tõttu. Valentstsoon on kristallaatomite väliskatte elektronide ehk valentselektronide tsoon. 36. Kuidas saab tsoonide järgi eristada pooljuhti dielektrikust? Pooljuhte eristab dielektrikutest keelutsooni laius. Kui see tsoon on suhteliselt kitsas on tegu pooljuhiga, kui lai siis dielektrikuga. 37. Miks on metallid suurepärased elektrijuhid? Miks dielektrikud ei juhi voolu? Metallide pooltäidetud tsoonis on külluses nii elektrone kui ka vabu alatasemeid ehk energia kasvuruumi. Sellepärast ongi nad head elektrijuhid. Dielektrikutel on tühjas
mõne lisandaatomi juures olla elektrone rohkem, kui tema tuumas prootoneid (negatiivne ioon - anioon). Siiski on kristall kokkuvõttes neutraalne, sest liikuvate laengukandjate (elektronid ja augud) arv on täpselt sama suur, kui ioonide arv. Seetõttu öeldakse, et need ioonid on kaetud (igaühe jaoks leidub kirstallis vastandmärgiline liikuv laengukandja). Kui pannakse omavahel kokku kaks erineva juhtivusega pooljuhti, siis nende ühinemiskohas hakkavad elektronid ja augud difusiooni tõttu liikuma vastupidise juhtivusega pooljuhti. Kui elektron ja auk kohtuvad, siis elektron "kukub auku" (kaotab osa oma energiast ning saab üheks sideme elektroniks). Sellise protsessi tulemusena on kokkuvõttes üks juhtivuselektron ja üks auk vähem. Järelikult jäävad ka kummagis kristallis üks ioon katteta ning hakkavad tekitama elektrivälja. Öeldut kirjeldab joonis:
Positiivse augu järjestikune täitmine elektroniga on samaväärne positiivse augu liikumisega. Kui selline pooljuht sattub välisesse elektrivälja, siis hakkab auk liikuma välja negatiivse pooluse suunas ning pooljuhis tekib auk-lisandjuhtivus. Pooljuhte, milles tekib elektrivool sellisel viisil nimetatakse lisandjuhtideks, aukjuhtideks ehk p-tüüpi pooljuhtideks. Aatomeid, mis tekitavad aukjuhtivuse nimetatakse aktseptoriteks ehk aktseptorlisandiks. Kui pooljuhti lisada nii doonorlisandit kui aktseptorlisandit, pooljuhi elektrijuhtivuse tüüp sõltub üte või teist tüüpi lisandi kontsentratsioonist. See tähendab, kui ülekaalus on juhtivuselektronid, siis on pooljuht n-tüüpi, kui aga ülekaalus on augud, siis on pooljuht p-tüüpi. Pn-siirde e tõkekiht on spetsiaalse tehnoloogilise protsessiga saadud p-juhtivusega pooljuhi ja n-juhtivusega pooljuhi piirikiht
Seebecki efekt-kahest erinevast metallist koostatud kinnises ahelas tekib elektrivool, kui hoida nende metallide jootekohti erinevatel temperatuuridel. 1 𝑑𝑊𝐹 Jootekohtade temperatuuride vahemärginmuutumisega kaasneb voolu suuna muutus. Suurus α=𝛽 − 𝑒 𝑑𝑇 iseloomustab metalli või pooljuhti ning teda nimetatakse termoelktromotoorjõu teguriks. Peltier’ efekt-erinevatest metallidest või pooljuhtidest koostatud ahela jootekohtades toimub voolu mõjul soojuse neeldumine või eraldumine. Peltier efekt on Seebecki efekti pöördefekt. Eralduva soojushulga määrab avaldis QAB=ΠAB*q= ΠAB it, kus q on jootekoha läbinud laeng ja ΠAB Peltier tegur. Voolu suuna muutmisel vastupidiseks muutub QAB märk, siis toimub soojuse neeldumise asemel eraldumine
halb. See asjaolu nõuab väga suure näivtakistusega võimendit nn. laenguvõimendit, mis teeb piesoelektrilised andurid väga kalliks. Halli andur. Halli andur ehk Halli generaator on Halli efektil põhinev pooljuhtseadis, mis muundab 16/27 jklng3.sxw voolutugevuse pingeks (Halli EMJ-ks). Halli andurit kasutatakse modulaatorina, magnetvälja tugevuse mõõturina jne. Joonis 0.2.20. Pooljuhti toidetakse const. vooluga I, väljund on välise magnetvälja mõjul tekkiv proportsionaalne Halli pinge UH. EB = RB ∙ j; (2.2.9) kus B on magnetiline induktsioon; j – voolutihedus R – Halli konstant, mis sõltub voolukandjate konstantidest ja liikuvusest ning juhtivuse tüübist; Mehaanilised andurid. Mehaaniline andur on automaatsüsteemi element, mis muundab kontrollitava suuruse
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
Kui sellise liikumise tulemusena eralduks elektronid ühte pooljuhi piirkonda ja augud teise, oleks meil vooluallikas olemas. Ühe pooljuhtmaterjali korral pole see võimalik. Küll aga kahe erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhi ( n ja p tüüpi) kontakti korral. Sel juhul tekib kahe erineva juhtivusega pooljuhi kontakti piirkond, mis takistab vabade laengukandjate liikumist ühest pooljuhist teise . Seda piirkonda nimetatakse tõkkekihiks. Kui näiteks n-pooljuhti valgustada, siis tekivad selles vabad elektronid ja augud. Läbi tõkkekihi saavad minna ainult augud. Elektronid jäävad n-pooljuhti ja see laadub negatiivselt. Olemegi saavutanud laengukandjate eraldamise ehk vooluallika. Sellist energiamuundurit nimetatakse fotoelemendiks või fotorakuks. Selleks, et saada suuremat efekti, ühendatakse palju rakke jadamisi. Selliseid seadmeid nimetatakse päikesepatareideks. Nende kasutegur (arv, mis näitab kui suure osa
muutub juhtivuselektroniks, alludes mõjuva elektrivälja toimele. 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
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
12) 7.11. Lisandpooljuhtmaterjalid Tavaliselt leiavad pooljuhtmaterjalid kasutamist lisandpooljuhtidena s.o. materjalidena, mille elektrilised omadused on määratud neis tühistes kogustes esinevate täiendavaid laengukandjaid tekitavate lisanditega. Näiteks, on lisandi kontsentratsioonid 1 lisandaatom 1012 põhiaine (Si) aatomi kohta küllaldased, et materjalis hakkaks domineerima lisandjuhtivus. 7.11.1. n-tüüpi lisandjuhtivus Vaatleme näitena lihtsaimat juhtu: elementaarset pooljuhti räni. Räni aatom omab 4 elektroni, mis igaüks on kovalentselt seotud ühega ümbritsevast 4 Si aatomist. Kui nüüd lisada võresõlme lisandaatom valentsiga 5 (näit. P, As), siis vaid 4 viiest välimisest lisandaatomi elektronist saavad osa võtta sideme moodustamisest, sest P aatom omab vaid 4 lähemat naabrit. See viies elektron on vaid nõrgalt seotud lisandaatomiga elektrostaatiliste tõmbejõududega (joon. 7.23a). Sideme energia on suhteliselt väike ja on suurusjärgus 0,01 eV
Seadme jõudlustingimused peavad olema ühildatud rakenduse nõuetega. Jõupooljuhi nimisuurust on tavaliselt sobiv hinnata kõrgendatud temperatuuri puhul, mis on lähedane siirde maksimaalsele temperatuurile, ning kasutada neid väärtusi võimsuskadude arvutamiseks. Põhiliselt on tööpunkt nimikoormusel sõltumatu temperatuuriteguritest. Seda vastuolu võib rakendada muude koormuste korral. Kõrgete pingete korral põhjustab blokeerkadusid suletud pooljuhti läbiv väike lekkevool (vastuvool) PR =UR IR , kus IR on lekkevool ja UR pooljuhile rakendatud vastupinge. Pooljuhi tehniliste andmete lehel näidatakse lekkevoolu väärtused erinevate vastupingete ja temperatuuride korral. Lekkevoolu ja vastupinge vahel on harilikult eksponentsiaalne sõltuvus. See tähendab, et tehniliste andmete lehel toodud lekkevoolu väärtus antud vastupingel on tegelikust suurem ning seetõttu tulevad
annaabi.ee 
