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 olema ideaalselt ühtlane. Ühtlane kristall stru...
Ga2O3 + 4Ga 3Ga2O Toatemperatuuril või soojendamisel: Halogeenidega GaHal3 Väävliga Ga2S3 Lämmastikuga GaN Fosforiga GaP ...ja teiste mittemetallide ja poolmetallidega Vee suhtes püsiv, redutseerib hapetest vesiniku. Kasutusalad Kvartstermomeetrites temperatuuri mõõtmiseks; Kergsulavate sulamite koostises, mida kasutatakse sulavkaitsmeis ja tulekaitse signalisatsiooniseadmeis; Ga- ühendeid optiliste klaaside saamiseks; Üle 90% kulub pooljuhtmaterjalide valmistamiseks (põhiühend GaAs). Ühendid Ga2(SO4)3 galliumsulfaat valge kristalne aine, lähteaine galliumhüdroksiidi jt ühendite valmistamiseks. GaCl3 galliumkloriid värvuseta kristalne aine, temperatuuril 1100 oC laguneb ja annab GaCl ja vaba Cl. Pooljuhtmaterjalidena kasutusel GaN, GaP, GaSb, GaAs jt binaarsed ühendid. Biotoime Ga ei kuulu bioelementide hulka. Ühendid loetakse vähemürgisteks. Ga ravimpreparaadid on põhjustanud
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? Kahekihiline pooljuht, mis tekib n- pooljuhi ja p- pooljuhi kokkupuutel. Ta laseb elektrivoolu ainult ühes suunas ja kui ühendada juhtmed vastupidi, siis ta ei lase elektrit läbi
· Maagikontsentraadid on peamiselt sulfiidsed. GeS2 + 3 O2 GeO2 + 2 SO2 · Terase tootmiseks ja muude tööstuslike protsesside jaoks pannakse germaanium reageerima süsinikuga. GeO2 + C Ge + CO2 Ei reageeri otseselt N2, Si, H2, C-ga. Metallidega moodustab germaniide. 5 ÜHENDID JA NENDE KASUTAMINE. ELEMENDI KASUTUSALAD Germaaniumi tähtsaimaks rakendusvaldkonnaks on pooljuhtmaterjalide valmistamine. Ge on väga oluline pooljuhtmaterjal elektroonikas juba aastakümneid. Pooljuhid põhjustasid möödunud sajandil revolutsiooni raadiotehnikas, kui kohmakate raadiolampide asemel võeti kasutusele väikesed pooljuhid, mille mass on grammimurdosades. Raadio, TV, sidevahendid, lokaatorid, arvutid, termistorid, dioodid, trioodid, fotoelemendid, alaldid, kiirgusenergia muundurid ja gammakiirguse detektorid jne oleksid mõeldamatud pooljuhtideta või detektorelementideta. Siiski ilmneb
suhteliselt kõrgematetemperatuuride mõõtmisel kiirguse põhimõttel. . temperatuurimõõtmist vahendab enamasti nn. termomeeterkeha, mis mõõteobjektiga kontakti viiduna omandab aegamööda mõõteobjekti temperatuuri. Ligitus: Paisumistermomeetreid, mis toimivad vedelike termilise ruumpaisumise tõttu. Manomeetrilisi termomeetreid, mille töö aluseks on gaasi, auru või vedeliku rõhu olenevus temperatuurist. Takistustermomeetreid, mis töötavad metallide ja mõnede pooljuhtmaterjalide elektrilise takistuse olenevusel temperatuurist. Termoelektrilisi termomeetreid, kus kasutatakse termopaari elektromontoorjõu temperatuurisõltuvust. Püromeetreid, milles rakendatakse kuumade kehade kiirgusomaduste olenevust temperatuurist. Temperatuuriskaalad. 3. Klaastermomeeter ehk kraadiklaas koosneb vedeliku reservuaarist ehk anumast ja selle küljes olevast ühtlase siseläbimõõduga kapillaartorust. Paisuva vedelikuga, mis võib olla elavhõbe, etanool,
-Mähist läbib muutuv magnetväli transformaator. 34. Elektrimootori tööpõhimõte põhineb vooluga juhtme liikumisel magnetväljas, mis omakorda põhineb vasaku käe reeglil: kui asetada vasak käsi magnetvälja nii, et jõujooned suunduvad peopessa ja väljasirutatud sõrmed näitavad voolu suunda, siis kõrvalesirutatud pöial näitab juhtmele mõjuva jõu suunda. 35. Pooljuhtideks nim elektrimaterjale, millede elektriline eritakistus on dielektrikute ja juhtide vahepealne. Pooljuhtmaterjalide eritakistus sõltub eelkõige koostisest, valmistamise tehnoloogiast ja välismõjudest.
Materjalide põhiomadused Sissejuhatus Tehnikas kasutatakse tahkeid, vedelaid kui ka gaasilisi materjale. Tahkeid materjale liigitatakse oma siseehituse erinevuste alusel kristallilised - metallideks ja amorfsed - mittemetallideks. Metallid omakorda jaotatakse mustadeks ja värvilisteks. Metalle kasutatakse tehnikas põhiliselt sulamitena. Mittemetallid jagunevad looduslikeks ja sünteetilisteks ehk tehismaterjalideks. Materjale rakendatakse olenevalt omadustele erinevatel kasutusaladel ja vastavalt liigitatakse neid konstruktsioon ja eriotstarbelisteks ehk spetsiaalseteks. Konstruktsioonimaterjalidest valmistatakse masinate korpused, juhtmete kande- ja kinnituselemendid jms. Eriotstarbelisi materjale kasutatakse vastavalt erinevate tehnikavaldkondade nõuetele nagu elektritehniliste, masinaehituslike, hüdrotehniliste jne. seadmete tööorganite põhiosade valmistamisel. Elektrimasinate, -aparaatide ja elektritehniliste seadmestike valmistami...
Valgusdiood on pooljuhtseade, mis kiirgab mittekoherentset valgust, kui temast elektrivool läbi lastakse (joonis 1). Valgusdioodi tähistamiseks kasutatakse ka lühivormi LED (inglise keelest Light-Emitting Diode 'valgust kiirgav diood'). Joonis 1. Valgusdiood Valgusdioodi töö aluseks on füüsikaline nähtus, mis kujutab endast valguskiirguse teket, kui elektrivool juhitakse läbi p-n-siirde. Valguse värvus (kiirgusspektri maksimumi lainepikkus) määratakse kasutatavate pooljuhtmaterjalide tüübiga, mis moodustavad p-n-siirde. Kiirguv valgus kuulub spektri kitsasse diapasooni, selle värvuskarakteristikud sõltuvad kasutatud pooljuhi keemilisest koostisest. Valgusdioodide peamised parameetrid on võimsus (1-100W), värvusomadused (ülieredad valgusdioodid võivad olla rohelist, sinist või muud värvi), valgustusnurk, kuumus, kaal ja energiatarbimine. 2 VALGUSDIOODIGA VALGUSTITE EHITUS Valgustamiseks kasutatavad valgusdioodid peavad olema ühendatud süsteemi, kuhu kuluvad
● elektrimootor- elektromehaaniline seade, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks tööks. ● transformaator- elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline energiamuundur, mis võimaldab muuta vaheldubpinget ja vastavalt vahelduvvoolu, seejuures sagedust muutmata. 35. Pooljuhid, pooljuhtide oma –ja lisandjuhtivus ● pooljuhid- elektrimaterjalid, mille elektriline eritakistus on dielektrikute ja juhtide vahepealne. ● pooljuhtmaterjalide eritakistus sõltub eelkõige koostisest, valmistamise tehnoloogiast ja välismõjudest(temp. elektriväljatugevus jne) ● head pooljuhid- germaanium, räni, seleen ● pooljuhtide lisandjuhtivus on üldiselt väikee, nii, et puhtalt pooljuhid on juhtlivuselt lähedasemad rohkem isolaatoritele, kui juhtudele.
ELEKTROSTAATIKA 1)Elektrilaeng ja -väli Elektrileng(+elementaarlaeng) ja laengu jäävuse seadus(+valem, näide) Elektrilaeng on mikroosakese fundamentaalne omadus, mis iseloomustab osakeste võimet avaldada erilist (elektrilist) mõju ja ka ise alluda sellele mõjule. Elementaarlaeng on 1,6*10-19 C Elektriliselt isoleeritud süsteemis (s.o. süsteemis, kuhu ei tule elektrilaenguid juurde ja kust neid ei lahku) on elektrilaengute algebraline summa jääv. q1+q2...+qn=const Elektriväli(välja kujutamine jõujoontega/joonis) Elektriväli-Laengu elektriväli on materiaalne objekt, ta on ruumiliselt pidev ja võib mõjutada teisi elektrilaenguid." Elektrivälja tugevus(valemid ja mõõtühikud) Elektrivälja tugevus = väljapunkti asetatud ühiklaengule (q 0=1C) mõjuv jõud 2)Elektriväli aines-dielektrikud Polaarne ja mittepolaarne dielektrik, dielektrikd välises elektriväljas(joonis) Mittepolaarse dielektriku aatomid (molekulid)...
F=k1BIlsin, kus võrdetegur k1=1 B-induktiivsus (tesla T) H-magnetvälja tugevus (henri H) 0H=B 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 sellepotensiaaliühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3. Pooljuhtmaterjalide elektrijuhtivus-Pooljuhtideks nim materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dieelektrikute vahele. (=10-5/107m) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest, vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on: seleen, germaanium, räni, galliumarseniid... Konstantsel temp on elektron-ouk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu.
alusel, sama ainet võib klassifitseerida eri tunnuste järgi, s.t. aine võib olla eri tunnustega ja kuuluda samaaegselt erinevatesse klassidesse 10. Mis on metallid? 11. Metallide üldiseloomustus? 12. Mis on sulamid? 13. Mis on komposiidid?- lihtne kombinatsioon mitmest eri tüüpi sidemetüübist. 14. Komposiitmaterjalide kujundamise alused? 15. Mis on polümeermaterjalid? 16. Polümeermaterjalide üldiseloomustus? 17. Milles seisneb pooljuhtmaterjalide omapära? iseloomustab suur parameetrite tundlikkus väga väikeste lisandi sisalduste suhtes 18. Mis määrab ära materjalide kasutamise astme? 1. Aatomsideme astmed? 2. Millised on tugevad ehk esmased sidemed? Iooniline, koovalentne ja metalliline side 3. Millised on nõrgad ehk füüsikalised sidemed? Vesinik- ja (juhuslik)dipoolsidemed 4. Esmase sideme üldiseloomustus? 5. Nõrga sideme üldiseloomustus? 6. Millistest osakestest koosneb aatom
3.p.Laengute vastastikune toime-Punktlaenguks nim keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaenguid kandvat kehadest.Columbi seadus f=k(q 1-q2/r2 ) Jõud millega üks punktlaeng mõjub teisele, on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguse ruuduga. E= 0,885*10-11F/m F=1/k*40 4p.Elektrivälja tugevus-Laengud mõjutavad üksteist elektrivälja vahendusel. Iga laeng muudab ümbritseva ruumi omadusi. tekitab seal elektrivälja. E=f/qp kus f-jõud q-proovilaeng E=k(q/r2) k- konstant Elektrivälja iseloomustavat suurust E nim elektrivälja tugevuseks antud punktis. Elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule.Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu (q) suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja ...
SI ühiku rahvusvaheliselt kehtestatud kohustuslikud füüsikaliste ja keemiliste suuruste ühikud.SIpõhiühikud: Meeter (l; m) pikkuse ühik. Kilogramm (m; kg) massi ühik.Sekund (t; s) aja ühik. Amper (I; A) elektrivoolutugevuse ühik. Kelvin (T; K) temperatuuri ühik. Mool (; mol) ainehulga ühik. Kandela (Iv; cd) valgustugevuse ühik. 1kWh 1 kilovatt-tund = UIt / 1000 kWh. 1mmHg 1 mm elavhõbeda sammast = 133,3 Pa. 1.Skaalarid ja vektorid Suurusi , mille määramiseks piisab ainult arvväärtusest,nimetatakse skalaarideks. Näiteks: aeg , mass , inertsmoment jne. Suurusi , mida iseloomustab arvväärtus (moodul) ja suund , nimetatakse vektoriks. Näiteks: kiirus , jõud , moment jne. Vektoreid tähistatakse sümboli kohal oleva noolekesega v . 1. Vektori korrutamine skaalariga. av= av 2. Vektorite liitmine. v= v1 + v2 3.Vektorite skalaarne korrutamine. Kahe vektori skalaarkorrutiseks nimetatakse skalaari , mis on võrdne nende vektorit...
Pooljuhid Pooljuhtideks nimetatakse elektrimaterjalide klassikalise liigituse alusel materjale, millede elektriline eritakistus on dielektrikute ja juhtide vahepealne, olles vahemikus 10- 6...108 Ωm. Pooljuhtmaterjalide eri-takistus sõltub eelkõige koostisest (väga olulised on lisandid), valmistamise tehnoloogiast ja välismõjudest (temperatuur, elektriväljatugevus, valgustatuse intensiivsusest jne.) Pooljuhid on kas keemilised elemendid või nende keemilised ühendid nagu germaanium, räni, seleen, telluur, arseen, fosfor, või ränikarbiid ning mitmesuguste metellide oksiidid (vaskoksiid, titaanoksiid jne.) ja sulfiidid (tsinksulfiid, hõbesulfiid, magneesiumsulfiid jt.)..
Füüsika II eksami kordamisküsimused 1. Elektrilaeng ja väli · Elektrilaeng (+ elementaarlaeng, omadused) ja laengu jäävuse seadus (+valem, näide, selgitamine) Elektrilaeng on mikroosakese fundamentaalne omadus (nii nagu masski), mis iseloomustab osakeste võimet avaldada erilist (elektrilist) mõju ja ka ise alluda sellele mõjule. Elektrilaeng põhjustab teda ümbritsevas ruumis elektrivälja tekke, mida on võimalik avastada teise elektrilaenguga. Elektrilaenguid on kaks tüüpi: § Positiivne (prooton) § Negatiivne (elektron) Eksisteerib vähim positiivne ja negatiivne laeng, mis on absoluutväärtuselt täpselt võrdsed Elementaarlaeng |q|=1,6 × 10-19 C Erimärgiliste laengute vahel mõjub tõmbejõud, samamärgiliste vahel aga tõukejõud Elektrilaeng ei eksisteeri ilma laengukandjata ja see ei sõltu taustsüsteemist Laengu jäävuse seadus: Elektriliselt isoleeritud süsteemis (s.o. süsteemis, kuhu ei tule elektrilaenguid juurde j...
Edusammud inimese elukeskonna muutmisel on otseselt seotud tema võimega luua ja kasutada vajalike omadustega materjale. Näiteks, tänapäevaste, loodust vähem saastavate autode loomine on olnud võimalik vaid tänu edusammudele tehnoloogiates, mis on võimaldanud toota nii odavat terast, kui ka teisi kõrgtemperatuurseid materjale kõrgematel temperatuuridel töötavate automootorite valmistamiseks. Tänapäeva arvutibuum on saanud võimalikuks vaid edusammude tõttu pooljuhtmaterjalide tehnoloogias, mis on loonud eeldused kõrge puhtusastmega Si ja GaAs monokristallide valmistamiseks. Meid ümbritsevad kõikjal materjalid, sest kõik asjad meie ümber on valmistatud materjalidest. Materjalidest asjade (lõpp-produkt), valmistamine moodustab suure osa tööstuse toodangust. Insenerid konstrueerivad üha uuemaid seadmeid, mille valmistamiseks aga vajatakse aga uusi, väga määratletud omadustega materjale.
Peegeldunud valguses on värvus sama, mis läbib materjali. Kuid see pole alati nii. Küljelt vaadatuna määrab värvuse hajunud valgus, mis on tavaliselt sama lainepikkusega kui läbinud valgus. Polümeerides ja komposiitides on tavaliselt kristalsed osad suurema murdumisnäitajaga ja amorfne keskkond väiksema murdumisnäitajaga. Tulemusena suur osa valgust materjalis hajub ning materjali läbipaistvus väheneb – matt materjal. Materjalide optilisi omadusi kasutatakse kõige rohkem pooljuhtmaterjalide korral: näiteks valgustundlikud andurid, mis on tundlikud erinevas spektri piirkonnas infrapunasest ultravioletse valguseni. Päikeseenergiat võib muuta elektrienergiaks pooljuht-päikeseelementide abil: töötavad põhimõttel, et pooljuhis p-n siirdealas (p- juhtivusega, n- juhtivusega alade kokkupuutepiirkond) neeldunud valgus tekitab seal auk-elektroni paari, mis sisemise elektrivälja toimel liiguvad eri suundades ja tekitavad välisahelas pinge.
Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. 2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (näiteks mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli on ka oma kindel tõmbamise skeem sulandist. Nii saadakse näiteks suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus, kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmeetrilisem on kristall. Anisotroopsed omadused on näiteks elastsusmoodul, peegeldustegur, elektrijuhtivus. Polükristalne materjal on isotroopne, omadused on keskmised.
kehas(?) 9.Millest sõltub metalli elektritakistus? Takistusele avalduvad mõju elektronide hajumise mehhanismid (lisanddefektid, foononid ja deformatsioon) ja muidugi ka vabade elektronide arv. 10.Millised optilised nähtused esinevad mittemteallides? Mittemetallilised materjalid võivad valgust peegeldada, valgust neelata, kuid võib esineda ka valguse murdumist ja läbimist. 11.Mis on solidusjoon? 12.Analüüsige binaarset eutektikaga olekudiagrammi 17 1.Milles seisneb pooljuhtmaterjalide omapära? Pooljuhtmaterjalid on elektrijuhtivuselt vahepealsed juhtidele ja isolaatoritele. Pooljuhtmaterjale iseloomustab suur parameetrite tundlikus väga väikeste lisandi sisalduste suhtes. 2.Millised on tugevad ehk esmased sidemed? Iooniline-, kovalentne- ja metalliline side. 3.Kuidas avaldub maksimaalne elektronide arv elektron-nivool kvantarvuga n? Maksimaalne elektronide arv, mis võib asuda ühel elektronnivool kvantarvuga n on
puudub vool. Elektromagnetilise induktsiooni poolt põhjustatud elektrivoolu nimetatakse induktsioonivooluks. 20 19. POOLJUHID JA ELEKTROLÜÜS 1. Pooljuht, kovalentsside Elektriliste omaduste poolest (peamiselt elektrijuhtivus) asuvad pooljuhid juhtide ja dielektrikute vahepeal, mille eritakistus toatemperatuuril on vahemikus 10-5 – 108 Ωm (metallide eritakistus 10-8 – 10-6 Ωm). Pooljuhtmaterjalide eritakistus ρ sõltub eelkõige: Koostisest (väga olulised on lisandid) valmistamise tehnoloogiast välis-mõjudest (temperatuur, elektriväljatugevus, valgustatuse intensiivsusestjne.) Kovalentne side on ühiste elektronpaaride vahendusel aatomite vahel moodustuv keemilineside. Nendes toimub aatomite vahel vastastikune elektronide laenamine nii, et moodustub stabiilne struktuur. 2. Sõltuvus temperatuurist ja lisanditest
vabade elektronide arv. 10: Millised optilised nähtused esinevad mittemetallides? Mittemetallilised materjalid vöivad valgust peegeldada, valgust neelata, kuid võib esineda ka valguse murdumist ja läbimist. 11.Mis on solidusjoon. Alla poole solidusjoont (soliduse e. kristallumise)on ained tahkes faasis ehk tahkes olekus, tahked lahused. 12. Analüüsige binaarset eutektikaga olekudiagrammi. 17 pilet 1. Milles seisneb pooljuhtmaterjalide omapära? Pooljuhtmaterjalid on elektrijuhtivuselt vahepealsed juhtidele ja isolaatoritele. Pooljuhtmaterjale iseloomustab suur parameetrite tundlikus väga väikeste lisandi sisalduste suhtes. 2. Millised on tugevad ehk esmased sidemed? Jooniline-, kovalentne- ja metalliline side. 3, Kuidas avaldub maksimaalne elektronide arv elektron-nivool kvantarvuga n? Maksimaalne elektronide arv, mis võib asuda ühel elektronnivool kvantarvuga n on
Kui kritallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev (joonis 2-18). 2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (nt. Mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahu kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist joonis 2-19. Nii saadakse nt suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus , kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmtrilisem on krisatall. Anisotroopsed omadused on nt elastusmoodul, peegeldumistegur, elektrijuhtivus. Polükritalne materjal on isotroopne, omadused on keskmised. Võimalik on valmistada polükristalseid materjale, milles
kristallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (näiteks mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist on joonisel 2-19. Nii saadakse näiteks suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus, kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmeetrilisemon kristall. Anisotroopsed omadused on näiteks elastsusmoodul, peegeldustegur, elektrijuhtivus.Polükristalne materjal on isotroopne, omadused on keskmised.
rikuskaod ja elektriline tugevus. Neid dielektriku omadusi iseloomustavad suhteline dielektriline läbitavus , eritakistus , kaonurga tangens tan ja läbilöögitugevus El. Nende näitajate sisuga tutvume järgmistes alapunktides. 47) Pooljuhid ja nende kasutamine Pooljuhtideks nimetatakse elektrimaterjalide klassikalise liigituse alusel materjale, millede eritakistus on dielektrikute ja juhtide vahepealne, olles vahemikus 10 -6...108 m. Pooljuhtmaterjalide eritakistus sõltub eelkõige koostisest (väga olulised on lisandid), valmistamise tehnoloogiast ja välismõjudest (temperatuur, elektriväljatugevus, valgustatus jne.). Pooljuhid on kas keemilised elemendid või keemilised ühendid. Pooljuhtelemente on üldse 13, kuid enamkasutatavad on germaanium, räni, seleen, telluur, arseen ja fosfor. Germaanium (Ge) on perioodilisussüsteemi IV rühma element, välimuselt hõbehall, metalse läikega,
reageerib aeglaselt HNO3 ja kuningveega → GeO2 - “ - leelistega → hüdroksogermanaadid [Ge(OH) 6]2- Temperatuuril peam. üle 700ºC oksüdeerub õhus → GeO2 - “ - O2 või CO2 voolus → GeO ja GeO2 + S → GeS või + S → GeS2 (1000 – 1100ºC) valge amorfne või kristallil. + Se → GeSe (500ºC) tumepruun kristallil. + Hal2 → GeHaln (n = 1,2,4) jpt. Tähtsamad on tetrahalogeniidid, mida kasutatakse pooljuhtmaterjalide ja teiste Ge ühendite saamisel GeCl4 – värvitu vedelik, ei lahustu vees, kuid lahustub orgaanil. lahustites GeF4 – värvitu, õhus suitsev gaas, vedelas HF-s lahustudes → H2[GeF6] - heksafluorogermaaniumvesinikhape GeBr4 – värvitu, niiskes õhus suitsev vedelik, lahustub org. lahustites GeI4 – oranžpunane kristallil. aine; redutseerub vesinikuga (tº) → GeI 2 Tuntud ka monohalogeniidid GeHal, dihalogeniidid GeHal2;
Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. 2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (näiteks mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli on ka oma kindel tõmbamise skeem sulandist. Nii saadakse näiteks suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus, kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmeetrilisem on kristall. Anisotroopsed omadused on näiteks elastsusmoodul, peegeldustegur, elektrijuhtivus. Polükristalne materjal on isotroopne, omadused on keskmised.
leidub nii elektrone kui auke. Vastavalt kasutatud lisanditele on aga üks või teine ülekaalus, n-pooljuhis on ülekaalus elektronid ja nad on seal enamus-laengukandjateks ning seal leiduvad augud on vähemuslaengukandjateks; p-pooljuhis on aga vastupidi, enamuslaengukandjateks on seal augud ja vähemuslaengukandjateks elektronid. Kuna pooljuhtseadiste töös on vähemuslaengukandjad enamasti ebasoovitavaid nähtusi esilekutsuvaks põhjuseks, siis püütakse pooljuhtmaterjalide omajuhtivust võimalikult vähendada. Kirjeldatust nähtub, et pooljuhtide elektrijuhtivus on oluliselt seotud nende ainete kristallstruktuuriga. Ideaalse kristallstruktuuri saamiseks peavad ained olema aga väga puhtad. Nii näiteks lubatakse enamiku seadiste lähtematerjaliks oleva omajuhtivusega pooljuhile (nn. i-pooljuht) lisandeid vaid üks aatom tuhande miljoni põhiaatbmi kohta (1/109). Samuti on piiratud ainesse viidavate lisandite hulk, et säiliks põhiaine struktuur
nii elektrone kui auke. Vastavalt kasutatud lisanditele on aga üks või teine ülekaalus, N- pooljuhis on ülekaalus elektronid ja nad on seal enamuslaengukandjateks ning seal leiduvad augud on vähemuslaengukandjateks; P-pooljuhis on aga vastupidi, enamuslaengukandjateks on seal augud ja vähemuslaengukandjateks elektronid. Kuna pooljuhtseadiste töös on vähemuslaengukandjad enamasti ebasoovitavaid nähtusi esilekutsuvaks põhjuseks, siis püütakse pooljuhtmaterjalide omajuhtivust võimalikult vähendada. Kirjeldatust nähtub, et pooljuhtide elektrijuhtivus on oluliselt seotud nende ainete kristallstruktuuriga. Ideaalse kristallstruktuuri saamiseks peavad ained olema aga väga puhtad. Nii näiteks lubatakse enamiku seadiste lähtematerjaliks oleva omajuhtivusega pooljuhile lisandeid vaid üks aatom tuhande miljoni põhiaatomi kohta (1/10 ). Samuti on 9
elektrone kui auke. Vastavalt kasutatud lisanditele on aga üks või teine ülekaalus, N-pooljuhis on ülekaalus elektronid ja nad on seal enamuslaengukandjateks ning seal leiduvad augud on vähemuslaengukandjateks; P-pooljuhis on aga vastupidi, enamuslaengukandjateks on seal augud ja vähemuslaengukandjateks elektronid. Kuna pooljuhtseadiste töös on vähemuslaengukandjad enamasti ebasoovitavaid nähtusi esilekutsuvaks põhjuseks, siis püütakse pooljuhtmaterjalide omajuhtivust võimalikult vähendada. Kirjeldatust nähtub, et pooljuhtide elektrijuhtivus on oluliselt seotud nende ainete kristallstruktuuriga. Ideaalse kristallstruktuuri saamiseks peavad ained olema aga väga puhtad. Nii näiteks lubatakse enamiku seadiste lähtematerjaliks oleva omajuhtivusega pooljuhile lisandeid vaid üks aatom tuhande miljoni põhiaatomi kohta (1/10 9). Samuti on piiratud ainesse viidavate lisandite hulk, et säiliks põhiaine struktuur
seerunud, enamasti keraamilised ained. Spon- klassikalise liigituse alusel materjale, millede eri- taanse polariseerumise piirkondades (domeenides) takistus on dielektrikute ja juhtide vahepealne, olles -6 8 on kõik elementaarsed elektrilised momendid vahemikus 10 ...10 m. Pooljuhtmaterjalide eri- ühesuunalised. Domeenide ümberorienteerumine takistus sõltub eelkõige koostisest (väga olulised on välises elektriväljas põhjustabki suurt dielektrilist lisandid), valmistamise tehnoloogiast ja välis- läbitavust ja muudab selle ka sõltuvaks välise mõjudest (temperatuur, elektriväljatugevus, valgus- elektrivälja tugevusest. Teatud temperatuurist (Curie tatus jne.).
3 ELEKTRIAJAMITE ELEKTROONSED SÜSTEEMID 4 Valery Vodovozov, Dmitri Vinnikov, Raik Jansikene Toimetanud Evi-Õie Pless Kaane kujundanud Ann Gornischeff Käesoleva raamatu koostamist ja kirjastamist on toetanud SA Innove Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Ehitajate tee 5, Tallinn 19086 Telefon 620 3700 Faks 620 3701 http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/ Autoriõigus: Valery Vodovozov, Dmitri Vinnikov, Raik Jansikene TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, 2008 ISBN ............................ Kirjastaja: TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut 3 Sisukord Tähised............................................................................................................................
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
