1 1. Magnetväli vaakumis. amperi seadus 2. elektrimahtuvus 3. pooljuhtmaterjali el juhtivus 4. optika põhiseaduses 5. valguse polarisatsioon 1. Paigalseisva laengu korral magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk el. vooluga. Magnetvälja põhiomadus: ta mõjutab välja asetatud liikuvaid laenguid ehk el. voolu jõuga. El. vool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle vastuvõtja. Amperi: juhile mõjuv jõud on võrdeline voolutugevusega
3. Kirjelda elektrivoolu gaasides. Gaasid on üldjuhul dielektrikus st neis ei leidu vabu laengukandjaid. Selleks, et gaasis saaks tekkida elektrivool, tuleb sinna vabad lanegukandjad tekitada - gaas tuleb ioniseerida 4. Mida nimetatakse sõltuvaks gaaslahenduseks? Mida sõltumatuks gaaslahenduseks? Sõltuvaks gaaslahenduseks nimetatakse olukorda kus gaas ioniseerub välismõju toimel. Sõltumatuks gaaslahenduseks nimetatakse olukords kus gaas ioniseerub ilma välise mõjutuseta. 5. Kirjelda pooljuhtmaterjali siseehitust Pooljuht on aine või element, milles on vabu laenguid vähem kui elektrijuhis, aga ja vähem kui 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
1. Elektroonikakomponendid Komponent/element elektroonikaseadme üksikosa. Liigitus: Ehituse järgi: diskreet- ja integraalkomponendid. Ülekande omaduste järgi: lineaar- ja mittelineaarkomponendid. Võimenduse järgi: passiivsed ja aktiivsed komponendid Rakenduse järgi: nõrkvoolu ja jõuelektroonika komponendid Keskkonna järgi: vaakum (elektronlambid, kineskoobid), plasma e.gaaslahendus (indikaatorid, valgustid, kuvarid), tahkis (pooljuhtseadised) Pooljuhtmaterjali järgi: Si, GaAs, SiC jt. ühendid 1.1. Passiivkomponendid a) Takistid (resistors) Takistuse mõiste: staatiline takistus R = U/I ja diferentsiaalne takistus r = du/di. Kasutusala: voolu piiramine, voolumuutused pingemuutusteks, pingejagurid jne. Liigitused: - Püsi- ja muuttakistid (reguleertakistid e. potentsiomeetrid ja seadetakistid) - Lineaartakistid R = r ja mittelineaartakistid R r (termistor R = f(tº), varistor R = f(U)) Tingmärgid
2 PCI Express - Sisend-väljundsiini standard 3 serial ATA - jada-ATA, järjestik-ATA IDE-liidese edasiarendus 4 video card - videokaart 5 TFT - TFT-vedelkristallkuvar TFT-tüüpi vedelkristallkuvarites 6 XGA - 1990-ndatel firma IBM poolt välja töötatud kõrge lahutusvõimega graafikastandard. 7 HDD - kõvakettaajam 8 CD-RW - korduvsalvestusega laserketas Laserketas, millele erinevalt CD-R kettast saab informatsiooni salvestada, kustutada ja uuesti salvestada. 1 chip - kiip Väike pooljuhtmaterjali (enamasti räni) kristall, millele on tekitatud integraalskeem. 2 clock speed - taktsagedus Arvuti taktsagedus näitab taktgeneraatori poolt genereeritavat impulsside arvu sekundis ja määrab ära protsessori töökiiruse. 3 bus (1) - siin Juhtmete komplekt, mille kaudu andmed liiguvad arvuti ühest osast teise. 4 case (3) - korpus Seadet ümbritsev kest, korpus 5 capacity - salvesti maht, mälumaht Maksimaalne andmemaht (enamasti
valgustuseks kuluvat elektrienergia hulka umbes viis korda nii igas peres kui ka riigi mastaabis. 12 LED lamp Valgusdioodi tähtsaimaks osaks on mõne millimeetri suurune kahest erinevast pooljuhist koosnev kiip, mis on paigutatud räni- või galliumikristallist alusele. Kiirgava footoni energia e lainepikkus (värvus) sõltub LED-lampides pooljuhtmaterjali kihtidest ja kasutatavatest lisanditest. Levinumad lisamaterjalid on alumiinium, arseen, gallium, indium, fosfor ja lämmastik. Üksik LED on tavaliselt 3–5 mm läbimõõduga, vajab tööks vaid mõnevoldilist alalispinget, ning tarbides vaid 1 vati voolu, võib anda mitmekümne luumeni jagu valgust. erakordselt pikk tööIga (50 000–100 000 tundi) väike tööpinge ja minimaalne soojenemine, suur põrutuskindlus.
1. Magnetväli vaakumis. amperi seadus 2. elektrimahtuvus 3. pooljuhtmaterjali el juhtivus 4. optika põhiseaduses 5. valguse polarisatsioon 1. Paigalseisva laengu korral magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk el. vooluga. Magnetväljapõhiomadus: ta mõjutab välja asetatud liikuvaid laenguid ehk el. voolu jõuga. El. vool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle vastuvõtja. Amperi: juhile mõjuv jõud on võrdeline voolutugevusega ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetvälja suhtes ja magnetvälja tugevusest
sisalduvad käsud. 28. kalkulaator- kalkulaatori abil saate sooritada lihtsaid arvutustehteid (nt liita, lahutada, korrutada ja jagada). Samuti võimaldab kalkulaator kasutada programmeerimise, teaduslike ja statistiliste kalkulaatorite võimalusi. 29. kasutaja terminal- isik, kes pakub või korraldab haldusteenust. 30. kiipkaart- väike plastikkaart, mis sisaldab arvutikiipi. 31. kiip- väike pooljuhtmaterjali (enamasti räni) kristall, millele on tekitatud integraalskeem. Tüüpiline kiip on väiksem kui pool ruutsentimeetrit ja sisaldab miljoneid transistore. 32. klaviatuur- võimaldab arvuti kasutajal arvutis toimuvat juhtida. Kui hiir ei ole enamuses hädavajalik, siis klaviatuurita personaalarvuti tööle ei hakka. 33. klaviatuurikontoller- elektroonikaskeem, mis jälgib klahvivajutusi ja genereerib mingile klahvile vajutamisel vajaliku koodi. 34
suurtesse keskelektrijaamadesse. Mis see päikesepatarei on? Iga päikesepatarei süda on aukjuhtivusega pooljuhtmaterjal, mis neelab päikesekiirgust. 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
F=k1BIlsin kus võrdetegur k1=1 B - induktiivsus (tesla T) 2) Elektrimahtuvus. Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta selle potensiaali ühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3) Pooljuhtmaterjali elektrijuhitavus. Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dielektrikute vahele. ( ρ = 10-5 ÷ 10-7 Ώ m ) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus (vabad elektronid) kui ka aukjuhtivus (vabad augud). Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid, jm.
Tihtipeale on kiibistik koondatud integraallülituse sisse. Igal kiibistikul on oma funktsioon. Näiteks võib üks kiibistik täita graafikakaardi põhifunktsioone, teine aga arvuti protsessori funktsioone. Kiibistik määrab ära milliseid protsessoreid, mälusid ja lisaseadmeid on võimalik emaplaadile ühendada. Kiibistik mõjutab oluliselt arvuti jõudlust ja stabiilsust. Integraallülitus ehk IC Integraallülitus on vooluahel, mis on toodetud õhukesele pooljuhtmaterjali pinnale. Integraallülitusi kasutatakse peaaegu igas tänapäeva elektroonilises seadmes. Integraallülitusi võib liigitada järgmiselt: analoog-, digitaal- ja ühendsignaal. Väikesed ahelad võimaldavad suuri kiirusi, madalat võimsuskadu ja madalat tootmiskulu. OCS (original chipset) OCS on kiibistik, mida kasutati varasematel Commodore Amiga arvutitel, mis määras Amiga graafika ja heli võimekuse. Selle järeltulija oli pisut täiustatud ECS (Enhanced Chip Set) ja
vastuvõtmine piiratud, sest pilvedes olevad veepiisad hajutavad seda. Nii näiteks pärineb pool kogu Prantsusmaal aasta jooksul toodetud PV-elektrist otseselt päikesekiirtest ning teine pool hajuvalgusest, mis on olemas ka pilvisel päeval. Kiirgusteguri erinevus väga pilvise ja väga päikesepaistelise päeva vahel võib olla kuni kümnekordne (Kivinukk & Staak, 2008). Fotoelektriline protsess tekib siis, kui päikesevalgus langeb pooljuhtmaterjali pinnale, kus muudetakse mõnede elektrilaenguga osakeste liikumist nende orbiidil aatomi tuuma ümber. Kui pooljuht on varustatud sobivate lisanditega, liiguvad elektrilaenguga osakesed ühele pinnale, indutseerides elektrivoolu. Iga element tekitab väga väikese koguse elektrit. Tugevama elektrivoolu saamiseks ja elektrivõimsuse suurendamiseks ühendatakse elemendid kokku nii, et tekivad suured fotoelektrilised paneelid ehk moodulid. Kuna elemendid on väga
Reaalses kristallis võivad esineda järgmised olukorrad: 1) juhtivustsooni ja valentstsooni ekstreemumid ei ole kohakuti; 2) sõltuvusel E = f(p) võib olla mitu ekstreemumit; 3) ühele ja samale impulsile võib vastata mitu energia väärtust. Illustratsiooniks on toodud Si tsoonidiagramm kahes eri suunas (joonis 2.5). Iseloomulk on, et tsoonide ekstreemumid ei ole kohakuti. Võrdluseks GaAs-s on need kohakuti. See asjaolu määrab ära mõned olulised pooljuhtmaterjali optilised omadused. Kui elektron liigub elektriväljas, siis ta muudab nii oma koordinaati kui ka energiat, minnes ühelt nivoolt teisele (joonis 2.13a). Seejuures tema kineetiline energia kasvab eU võrra (U on elektrivälja 6 pinge), potentsiaalne energia aga väheneb sama suuruse võrra. Kogunenud kineetilise energia võib elektron kaotada hajutamise käigus ja pöörduda tagasi algnivoole. Tihti on mugavam näidata teljel koguenergiat E, millest on lahutatud elektrivälja
tavaliselt spektri nähtavas või infrapunases osas. Teatud ainete kristallis moodustatud pn-siirde päripingestamisel (pluss p-kihil) injekteeruvad augud n-kihti ning elektronid vastassuunas. Need injekteerunud augud ja elektronid rekombineeruvad pn-siirdes ja selle läheduses vastasmärgiliste laengukandjatega ning osa vabanevast energiast eraldub kiirgusena. Kuna p-kiht on kõigest mõne mikromeetri paksune, siis väljub kiirgus kristallist. Kiirguse värvuse määrab pooljuhtmaterjali koostis. Toodetakse ka kahevärvilise kiirgusega valgusdioode. Nendel on tavaliselt kaks eri materjalist siiret ja kolm viiku. Siirdeid läbivate voolude muutmise teel saab siis valida mitmeid värvivarjundeid, näiteks punase ja rohelise korral punakaskollasest kollakasroheliseni. Valgusdioode valmistatakse peamiselt galliumarseniid-fosfiidist. Valguse lainepikkuse ala on küllaltki piiratud ning sõltub materjalist. Suurima valgusliku kasuteguriga on infrapuna-valgusdiood. Valguse
välja, alamseeria Facility lampe võib süüdata ka liikumisandurite abil, Vario-lampe võib aga hõlpsasti lülitada 60%-lisele säästure_iimile, kui seda korraks välja lülitada ja seejärel uuesti sisse lülitada. 4 LED lamp Valgusdioodi tähtsaimaks osaks on mõne millimeetri suurune kahest erinevast pooljuhist koosnev kiip, mis on paigutatud räni- või galliumikristallist alusele. Kiirgava footoni energia e lainepikkus (värvus) sõltub LED-lampides pooljuhtmaterjali kihtidest ja kasutatavatest lisanditest. Levinumad lisamaterjalid on alumiinium, arseen, gallium, indium, fosfor ja lämmastik. Nende varieerimise abil võib luua dioode, mis kiirgavad erineva lainepikkusega valgust alates infrapunasest kuni ultravioletini, võimaldades saada meile soovitud värvusega valgusallikat.. Enamikul juhtudel vajatakse valgustuseks siiski valget valgust, mida valgusdiood otseselt ei anna. Seepärast kasutatakse valge valguse saamiseks LEDides mitmesuguseid võtteid.
selle läheduses vastasmärgiliste laengukandjatega ning osa vabanevast energiast eraldub elektromagnetilise kiirgusena. Kuna p-kiht on kõigest mõne mikromeetri paksune, siis väljub kiirgus kristallist. Elektroonika alused. Teema 4 Optoelektroonika elemendid ja infoesitusseadmed 13 (43) Joonis 4.11. Valgusdioodi struktuur ja tingmärk [3]. Kiirguse värvuse määrab pooljuhtmaterjali koostis. Toodetakse ka kahevärvilise kiirgusega valgusdioode. Nendel on tavaliselt kaks eri materjalist siiret ja kolm viiku. Siirdeid läbivate voolude muutmise teel saab siis valida mitmeid värvivarjundeid, näiteks punase ja rohelise korral punakaskollasest kollakasroheliseni. Toodetakse valgusdioode, kus ühes kestas on kaks või enam erineva värvusega valgusdioodi. Kui ühes kestas on punane ja roheline diood, saab kummaski dioodis voolu varieerides
38) Seni eeldasime, et tahketes materjalides esineb aatomtasemel ideaalne korrapära. See oli idealiseeritud pilt, mis on võimalik vaid temperatuuril T= 0K. Tavaliselt sisaldab materjal suurtes kontsentratsioonides erinevaid defekte ehk ebakorrapäratusi. Tahkete materjalide paljud füüsikalised omadused on väga tundlikud selliste defektide esinemise ja kontsentratsiooni suhtes (pooljuhtide elektrilised ja optilised omadused). Tänapäeva pooljuhttehnika põhinebki pooljuhtmaterjali defektstruktuuri kontrollitud lokaalses muutmises. Nii luuakse mikroskeemid, kus materjali defektstruktuur on kontrollitud pinnal lokaalselt täpsusega 0,1 µm ja sügavuses täpsusega 20 - 50 nm. On loodud tehnoloogiad, mis võimaldavad kasvatada materjali üksikute aatomkihtide kaupa. Samal ajal on materjalide mehaaniliste omaduste sõltuvus defektstruktuurist tunduvalt vähem väljendunud. Kristallvõre defekti all mõistetakse igasugust kõrvalekallet ideaalsest võre korrapärasusest.
Pooljuhtseadiste hulka kuuluvad näiteks pooljuhtdioodid, türistorid, transistorid, integraalskeemid jm elektroonikakomponendid. Pooljuhid on ained, mille erijuhtivus on väiksem kui elektrijuhtidel (metallidel) ja suurem kui dielektrikutel. Joonis 3.1. Mõnede materjalide paiknemine eritakistuste skaalal [6]. Kui valmistada kolmest erinevast materjalist - vask Cu (metall ja elektrijuht), puhas räni Si i (pooljuht; indeks i tähistab omajuhtivusega puhast pooljuhtmaterjali) ja polüvinüülkloriid (PVC, dielektrik) - igaühest varras pikkusega 1 m ja ristlõikega 1 mm2, siis oleksid nende varraste takistused järgmised (tabel 3.1): Tabel 3.1. Kolmest erinevast materjalist valmistatud varraste võrdlus [6]. 1 m pikkuse ja 1 mm2 ristlõikega varda takistus (vasakul oomides kui põhiühikutes, paremal kordsetes ühikutes) Cu 17,5 * 10-3 W 17,5 mW
p-n-siirde tunnusjoon erinevatel temperatuuridel on toodud joonisel 4.10. Vastuvoolu sõltuvus temperatuurist on eksponentne. Vastuvoolu suurenemise hindamiseks võime kasutada järgmist reeglit: vastuvool suureneb kahekordseks temperatuuri tõustes 8.. 10 °C võrra. JOONIS 4.10. 4.5. p-n-siirde omaduste sõltuvus sagedusest p-n-siirde talitus sõltub ka rakendatud pinge sagedusest Sageduse mõju saab selgitada joon.4.11. toodud aseskeemiga. Toodud skeemil kujutab Rm pooljuhtmaterjali takistust, R p-n-siirde takistust ja mahtuvus C siirde mahtuvust. Mahtuvus C koosneb omakorda kahest osast: a) laengumahtuvusest, mis on tingitud erinevates pooljuhtides paiknevatest laengutest ja b) difusioonimahtuvusest, mis tekib töö käigus difundeeruvate laengukandjate vahel. Lihtsustatult võime neid vaadelda ühise mahtuvusena. Kuna sõltuvalt rakendatud pingest muutub tõkkekihi paksus, siis muutub koos sellega ka dioodi mahtuvus. Rakendatava pinge sageduse suurenemisel hakkab
Reeglina kasutatakse transistoridel standardseid korpusi. Tähistussüsteemid on riikidel erinevad, kusjuures paljud firmad kasutavad veel oma tähistussüsteemi. Toome siin Euroopa, USA, Jaapani ja Vene tähistussüsteemi. Transistori tähis koosneb kolmest kuni kuuest elemendist, mis on kas numbrid või tähed, kusjuures üksikute elementide vahel tühikut ei ole. Euroopa süsteem. Tähis koosneb kolmest või neljast elemendist. Esimene element on täht, mis määrab kasutatud pooljuhtmaterjali: A - germaanium, B - räni, C -galliumarseniid. Teine element koosneb kas ühest või kahest tähest, mis määravad transistori liigi (kasutusala): F ja L - väikese ja suure võimsusega kõrgsagedus-transistor, S ja U - väikese ja suure võimsusega lülitustransistor. Kolmas element on kahe- või kolmekohaline number, mis on antud toote registreerimisnumber ehk tüübi järjekorranumber. Neljas element on täht, mis osutab mingile versioonile põhitüübist
Reeglina kasutatakse transistoridel standardseid korpusi. Tähistussüsteemid on riikidel erinevad, kusjuures paljud firmad kasutavad veel oma tähistussüsteemi. Toome siin Euroopa, USA, Jaapani ja Vene tähistussüsteemi. Transistori tähis koosneb kolmest kuni kuuest elemendist, mis on kas numbrid või tähed, kusjuures üksikute elementide vahel tühikut ei ole. Euroopa süsteem. Tähis koosneb kolmest või neljast elemendist. Esimene element on täht, mis määrab kasutatud pooljuhtmaterjali: A - germaanium, B - räni, C -galliumarseniid. Teine element koosneb kas ühest või kahest tähest, mis määravad transistori liigi (kasutusala): F ja L - väikese ja suure võimsusega kõrgsagedus-transistor, S ja U - väikese ja suure võimsusega lülitustransistor. Kolmas element on kahe- või kolmekohaline number, mis on antud toote registreerimisnumber ehk tüübi järjekorranumber. Neljas element on täht, mis osutab mingile versioonile põhitüübist erineva
Kuid valgust saab muuta vahetult ka elektrienergiaks. Selle muutuse aluseks on sisefotoefekt, mis seisneb elektroni vabastamises pooljuhi aatomist (keemilisest sidemest) valguse toimel. Tekkinud elektron on vaba ja saab pooljuhis liikuda (difundeeruda). Samuti saab liikuda ka tekkinud auk. Selline vabade laengukandjate tekkimine vähendab pooljuhi elektritakistust. 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
annaabi.ee 
