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 Sellise ühenduse korral hakkavad vabad laengud, mida on palju, liikuma üle kontaktkihis, augud laengu poole, elektronid + laengu poole. Laeng suur mis ajaühikus läbib kontaktkihi, voolutugevus on suur, kontaktkihi takistus on väike ...... Kui takistus on väike on kontaktkihti elektrijuhtivus väike. joonis.
Materjal kus võrepunktide kogumik mingi võrepunkti ümber on idente võrepunktide kogumikuga kristallvõre igas teises kohas. 6.Ekvivalentne aatomite arv HTP? 6 7.Kas on võimalik materjalides ideaalne korrapära ja millistel tingimustel? On, ainult siis kui T=0K 8.Kuidas difusiooni kiirus sõltub temperatuurist? Temp tõstmine viib difusiooniprotsessi kiirenemisele. 9.Neli võimalikku tsoonistruktuuri materjalides? Kaks tsoonistruktuuri metallidele, üks isolaatoritele ja teine pooljuhtidele. 10.Millega on määratud valguse kiirus vaakumis? On määratud vaakumi elektrilise ja magnetilise läbitavusega vastavalt võrrandile:C=1/sqrt(eps*mikr) kus mikr- magnetiline läbitavus ja eps- elektriline läbitavus. 11.Kui suur on süsteemi vabadusastmete arv ühefaasilises alas? 12.Analüüsi puhta aine faasidiagrammi? 11 1.Metallide üldiseloomustus? Metallidele on omane kristallstruktuur, aatomid on paigutunud korrapäraselt, suur arv vabu elektrone
koosmõju. Koosmõju tulemusena N aatomi elektronnivood jagunevad N üksteise ligidal paiknevaks elektronnivooks, mis moodustavad kogumiku (energiatsooni) 7. Materjalide neli võimalikku tsoonistruktuuri? 8. Millised on metallide tsoonistruktuurid? 1) täis valentstsoon ja normaalolekus tühi juhtivustsoon osaliselt kattuvad, 2) valentstsoon vaid osaliselt täidetud elektronidega 9. Milline tsoonistruktuur vastab pooljuhtidele ja isolaatoritele? olekud valentstsoonis on täidetud ja puudub kattumine valents- ja juhtivustsooni vahel. Valents ja juhtivustsoon on eraldatud teineteisest nn. keelatud tsooniga. . 10. Miks metallid on väga head elektrijuhid? Üldiselt on elektrivälja poolt antav energia küllaldane, et suurt hulka elektrone metallides ergastada neile vabadele olekutele ja seetõttu on metallid hea elektrijuhtivusega 11
põhitasemele järgnev ergastustase, E kõrgeim tsoon pooleldi tühjaks. Osalise keelutsoon e. keelupilu. hõivatusega tsoonid võivad tekkida ka tsoonide osalisel kattumisel (kristallide moodustumine) metallide korral. Poolikult täidetud tsoonide elektronid moodustavad liikumisvõimelise elektrongaasi. Juhul B on kõrgemal hõivatud tasemel 2 elektroni. See vastab mittemetallidele. Kõrgeim tsoon on täis ja see vastab dielektrikutele ning pooljuhtidele. Laineomadus ei luba elektronil omandada energiaid,mis jäävad E vahemikku. See on keelutsoon. Keelutsoonile järgneb juhtivustsoon, mis on täitmata. Hõivatud tsooni nimetatakse valentstsooniks, kuna see täitub valentselektronidega . Juhtivuse ja mittejuhtivuse põhjused. Pooljuhte eristab mittejuhtidest keelutsooni laius. Kui see on suhteliselt kitsas (1eV), on tegu pooljuhiga, laia keelutsooni (5-
Sulavkaitse pooljuhseadmetele Tavalised lühisekaitseseadmed pooljuhtide kaitseks ei sobi. Joonisel on dioodi või türistori taluvuspiiriga (b) võrdlevalt kujutatud kaitselüliti (a) ja sulavkaitsme (c) rakendumistunnusjooned. Nende lõikumine näitab nende sobimatust. Pooljuht enamasti ei talu temperatuuri üle 125 °C ning ta tuleb 50 Hz sageduse puhul välja lülitada 10 ms jooksul. Pooljuhitde kaitseks kasutatakse väga lühikese rakendumisajaga torukaitsmeid. Väliselt eristuvad pooljuhtidele mõeldud torukaitsmed oma oluliselt lühema toru poolest. Kontaktid on varustatud poldiavadega. Sulavkaitse pooljuhseadmetele Sulavkaitse pooljuhseadmetele Sulavkaitsme tüübid Vastavalt otstarbele tähistatkse sulavkaitsmed järgmiselt: gG Üldotstarbeline sulavkaitse, põhiliselt juhtide kaitseks gM Mootoriahela kaitseks aM Lühisekaitseks mootoriahelas aR Pooljuhtide kaitseks g-tüüpi sulavkaitse lahutab vooluahela iga lahutusvõimest väiksema voolu
võrepunkti umber on identne võrepunktide kogumikuga kristallvõre igas teises kohas. 6.Ekvivalentne aatomite arv HTP?6.HTP on ekvivalentne 6 aatomilisele rakule. 7.Kas on võimalik materjalides ideaalne korraparaja millistel tingimustel? On, ainult siis kui T=0 K 8.Kuidas difusiooni kiirus sõltub temperatuurist? Temp. tõstmine viib difusiooniprotsessi kiirenemisele, 9.Neli võimalikku tsoonistruktuuri materjalides?Kaks tsoonistruktuuri metallidele, uks isolaatoritele ja teine pooljuhtidele. 10.Millega on määratud valguse kiirus vaakumis? On määratud vaakumi elektrilise ja magnetilise läbitavusega vastavalt võrrandile:C= kus i- magnetiline läbivus ja - elektriline läbitavus. 11.Kui suur on süsteemi vabadusastmete arv ühefaasilises alas? v= 3-f(faaside arv); maksimaalselt saab tasakaalus olla 3 faasi!; n=2; 2-faasiline on v=1, 3-faasiline v=0, 1-faailine v=2 12.Analüüsi puhta aine faasidiagrammi. Seda iseloomustab Clausiuse-Clapeyroni võrrand:
1. PN-Siire ja tema omadused 1.1 Elektrijuhtivus pooljuhtides Pooljuhid on materjalid, millised on elektri juhtide seisukohalt on juhtide ja isolaatorite vahepeal. Pooljuhte on palju, kuid elektroonikas kasutatakse väheseid. Kõige olulisem pooljuht kaasajal on räni. Ajalooliselt esimene oli germaanium. Veel kasutatakse gallium-arseniidi (Ga As), räni-karbiidi (SiC) jne. ?hiseks oluliseks omaduseks kõikidele pooljuhtidele on nende kristalliline ehitus. Aine kristallilise ehituse korral on iga aine aatomil oma kindel asukoht st. nad moodustavad kristallvõre. Igale ainele on omane mingi kindel ja teistest erinev kristallvõre st. aatomite paiknemine. Kui soovitakse ühtlast kristallvõret, siis ei tohi lubada aines lisandeid, sest lisandid tekitavad oma kristallvõret ja struktuur muutub. Kristallilisest ehitusest tulenevalt võime oletada aine elektronid võivad olla seotud kristall võrega
CMOS-i JA-EI-loogikaelement – realiseerib konjuktsiooni eitust. CMOS-i VÕI-EI-loogikaelement – realiseerib disjuktsiooni eitust Bioplaarsetes tehnoloogiateks kasutatakse biopolaarseid dioode ja transistore, kus voolujuhtiva kanali moodustavad nii n- kui p-tüüpi pooljuht. Digitaalloogika (DL) – põhineb pooljuhtdioodidel, mis on passiivsed elemendid. Diood-transistor-loogika (DTL) – pooljuhtidele on lisatud biopolaarsed transistorid. Transistor-transistor-loogika (TTL) - bipolaarne transistor ... npn = emitter-base-collector ja pnp = mitter-base-collector ...viimane on negatiivse loogika näide (invertor) kolme olekuga väljund: Enabled+x1+x2. Kui E=0, f=? väiksema energitarbega & kiirem kui eelmine Shotky transistor-transistor-loogika (STTL) - lisatud Shotky diood, mis parandab kiiruse ja energiatarbe omadusi
Ka kõige kaasaegsemate pooljuhtseadiste korral tuleb ikkagi arvestada nende kahe puudusega: omaduste sõltuvusega temperatuurist ja kiiret riknemis-võimalust ülekoormusel. Nende omaduste olemasolu ei tohi kunagi unustada. 4.2. Elektrijuhtivus pooljuhtides Pooljuhtideks nimetatakse suurt hulka aineid, mille elektri juhtivus on elektrijuhtide ja isolaatorite vahepeal. Elektrijuhtide mahueritakistus on vahemikus 10-4... 10-6*cm. isolaatoritel 1010 ... 1018 ·cm ja pooljuhtidele jääb küllaltki suur vahemik 10 ... 10 l 0 * c m. Kõigi pooljuhtide ühiseks oluliseks omaduseks on takistuse vähenemine temperatuuri tõusmisel. Tuntumad pooljuhtmaterjalid on germaanium, räni, seleen, galliumarseniid jt. Tänapäeval kasutatakse kõige enam räni. Räni (Si) on mittemetall, mida leidub looduses kvartsis ja ka paljudes ühendites. Maakoores leidub seda 27.6%. Räni sulamistemperatuur on 1415 °C.
massiline integraallülituste tootmine ja kasutamine. Praeguseks on alanud nanotehnoloogia ajastu , kus elementide mõõtmed pooljuhtkristallis lähenevad nanomeetrile 1.2. Elektrijuhtivus pooljuhtides Pooljuhtideks nimetatakse suurt hulka aineid, mille elektrijuhtivus on elektrijuhtide ja isolaatorite vahepeal. Elektrijuhtide mahueritakistus on vahemikus 10 ...10 cm , -4 6 isolaatoritel 10 ...10 cm. ja pooljuhtidele jääb küllalt suur vahemik 10... 10 10 18 1 cm. Tuntumad pooljuhid on germaanium , räni , galliumarseniid jt . Tänapäeval kasutatakse kõige enam räni. Kõik põhilised pooljuhtmaterjalid kuuluvad Mendelejevi tabeli 4. rühma ja neil on elektronstruktuuri väliskihis 4 elektroni , mis on pooljuhtidele tüüpiline.
järgnes räniajastu , mis jätkub senini ja mille raames algas massiline integraallülituste tootmine ja kasutamine. Praeguseks on alanud nanotehnoloogia ajastu , kus elementide mõõtmed pooljuhtkristallis lähenevad nanomeetrile 1.2. Elektrijuhtivus pooljuhtides Pooljuhtideks nimetatakse suurt hulka aineid, mille elektrijuhtivus on elektrijuhtide ja isolaatorite vahepeal. Elektrijuhtide mahueritakistus on vahemikus 10 -4 ...10 6 cm , isolaatoritel 10 10...10 18 cm. ja pooljuhtidele jääb küllalt suur vahemik 10... 10 1 cm. Tuntumad pooljuhid on germaanium , räni , galliumarseniid jt . Tänapäeval kasutatakse kõige enam räni. Kõik põhilised pooljuhtmaterjalid kuuluvad Mendelejevi tabeli 4. rühma ja neil on elektronstruktuuri väliskihis 4 elektroni , mis on pooljuhtidele tüüpiline. Kasutatavatele pooljuhtmaterjalidele on iseloomulik kristalliline ehitus. Kristallilise ehituse puhul
Samal ajal neil on terve rida unikaalseid elektrilisi omadusi, mis teeb nad tänapäeva tööstuses laialt levinuks. Nende materjalide elektrijuhtivus on erakordselt tundlik lisandite üliväikeste kontsentratsioonide suhtes. Omapooljuhid on pooljuhtmaterjalid, mille elektrilised omadused on põhjustatud puhta aine elektronstruktuurist. Kui pooljuhi elektrilised omadused on määratud lisandaatomitega, siis on tegemist lisandpooljuhiga. 7.8.1. Omajuhtivusega pooljuhid Omajuhtivusega pooljuhtidele on omane temperatuuril 0 K joonisel 7.21 esitatud tsooniskeem: täielikult täidetud valentstsoon, mis on eraldatud tühjast juhtivustsoonist suhteliselt kitsa keelutsooniga ( 2 eV). Kahe levinuma pooljuhtmaterjali Si ja Ge keelutsooni laiused on vastavalt 1,1 ja 0,7 eV. Mõlemad elemendid kuuluvad perioodilisuse süsteemis rühma IVA ja omavad kovalentset sidet. Peale selle on tuntud ühendpooljuhid A 3 B 5 grupist (GaP, GaAs, InSb) ja A 2 B 6 grupist (CdS, ZnTe....) 7.9
annaabi.ee 
