33. Kuidas on aatomid/ioonid paigutunud kristallides? Kristallides paigutuvad aatomid/ioonid kindlas järjekorras ja moodustavad väga tiheda ruumvõre. 34. Kuidas kujunevad dielektrikud ja pooljuhid? 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?
Neist moodustub vabatsoon. Kui valentstsoonis osa võimalikke olekuid on elektronidega täitmata, tekib nende vaba liikumise võimalus kristalli piires. Selliste omadustega on kõik metallid. Vaba liikumine kristalli piires võimaldab selles elektronide suunatud liikumist, st elektrivoolu. Selleks, et elektron saaks kristalli piires vabalt liikuda, tuleb talle anda energiakvant, mis siirdaks ta vabatsooni! Valentstsooni ja vabatsooni vahel peab seega olema energialünk – keelutsoon. Keelutsooni laius võimaldab materjale liigitada samadesse rühmadesse nagu elektrijuhtivuse alusel:dielektrikud, pooljuhid, elektrijuhid W Materjalide klassid W W 0 M e t a ll P o o lju h t D ie le k tr ik W 0 W e V W e V 3. DIELEKTRIKUD 3.1 DIELEKTRIK ELEKTRIVÄLJAS
-Kui N aatomit tahkises on üksteisest suhteliselt kaugel, siis nad ei avalda üksteisele vastasmõju. tahkes aines tekib nn. energiatsoonide valentsja juhtivustsoon 15. Mis on valents- ja juhtivustsoon? -mille vahel asub energeetiline piirkond, kus elektrone on väga vähe või ei ole üldse. Valents ja juhtivustsoon on eraldatud teineteisest nn. keelatud tsooniga. 16. Miks dielektrikud ei juhi elektrit? -Dielektrikus on vähe vabu laengukandjaid juhtivustsoonis, keelutsoon on liiga lai. 17. Kuidas tekkib staatiline elekter? on tasakaalust väljaviidud elektrilaengute kogum materjali pinnal või selle sees. 18. Mis on aine kristallvõre? Aine kristallis on igal aatomil kindel hulk naaberaatomeid võrdsetel kaugustel. 19. Mis on metallide tegelik struktuur? Metallide kristallid on tavaliselt väikeste mõõtmetega (mikromeetrites). · Seetõttu koosnevad metallesemed väga paljudest kristallidest. · Metalli niisugust struktuuri nimetatakse polükristalseks
See on võimalik vaid siis, kui anname elektronidele energia, mis võrdub nende kahe nivoo vahega ja mis ligikaudu võrdub keelutsooni laiusega Eg. Vastav ergastusprotsess on kujutatud joonisel 7.17. Vajalik ergastusenergia on paljudele ainetele suurusjärgus mõned elektronvoldid ja ergastamiseks peab kasutama mitteelektriline moodust: soojust või valgust. Elektronide arv, mis ergastatakse termiliselt juhtivustsooni, on määratud keelutsooni laiuse Eg ja temperatuuriga T. Mida laiem on keelutsoon, seda väiksem on antud temperatuuril tõenäosus, et valentselektronid ergastatakse termiliselt mingile energiaolekule juhtivustsoonis. Tulemuseks on väike arv juhtivuselektrone ja madal elektrijuhtivus. Teiste sõnadega, mida laiem on materjali keelutsoon, seda väiksem on tema elektrijuhtivus. Erinevus pooljuhtide ja isolaatorite vahel seisnebki vaid keelutsooni laiuses, pooljuhtidel on see kitsas ja isolaatoritel suhteliselt lai.
Elektronid saavad liikuda ja seetõttu ongi metallid head elektrijuhid. Dielektrikutes ehk isolaatorites on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, sest pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10 eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei saa tekkida. Pooljuhtides on valentselektronide energiatsoon ehk valentsitsoon küll elektronidega täielikult 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.
Elektronid saavad liikuda ja seetõttu ongi metallid head elektrijuhid. Dielektrikutes ehk isolaatorites on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, sest pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10 eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei saa tekkida. Pooljuhtides on valentselektronide energiatsoon ehk valentsitsoon küll elektronidega täielikult 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.
Andes negatiivse vooluimpulsi teise ekvivalentse transistori baasivool langeb ja sisemine positiivne tagasiside praktiliselt kaob; - türistor läheb kinni. Väljalülitamistegur KVL = Ia/Itü- Tavaliselt KVL = 3-5. 41 4. Optoelektroonika elemendid, infoesitusseadmed Valgusdioodid. Päripingestatud pn- siirdega pooljuhtseadis, milles siire kiirgab valgust laengukandjate rekombinatsiooni tõttu. Ge, Si väike keelutsoon nõrk kiirgus ja mittenähtavas spektrumi osas. GaAs infrapunased VD, GaP nähtav valgus UP = 1,5 2,5V, IP = 5 20mA (30mA), tOFF = 10-6 10-8 s. Ub max 5V! 42 43 Fotodiood Fotodiood on pooljuhtseadis, milles optilise kiirguse energia toimel tekib laengukandjate suunatud liikumine.
laiuseks (termin on pärit kvantmehaanikast, praegu ei täpsusta) ning seetõttu saame vabade elektronide tiheduseks Näeme, et pooljuhtides kasvab laengukandjate arv temperatuuri tõustes; ja ehkki ka siin mõjuvad takistavalt elektronide põrked kristallvõrega, on laengukandjate arvu suurenemisest tingitud juhtivuse tõus olulisem eritakistuse suurenemisest temperatuuri tõttu. Keelutsoon pooljuhis: ülemisse "juhtivustsooni" (joonisel roheline) pääsevad ainult need elektronid, mille soojuslik energia ületab keelutsooni (kollane) laiusele võrdse energia . Alumiste "täidetud" tsoonide elektronidel liikumisvõimalus puudub. Kui ja laengukandjaid on juba piisavalt, hakkab kehtima normaalne temperatuurisõltuvus . Juhtivuse sellist liiki, kus laengukandjad vabanevad kristallvõrest soojusliikumise toimel, nim. pooljuhtide teoorias omajuhtivuseks
laiuseks (termin on pärit kvantmehaanikast, praegu ei täpsusta) ning seetõttu saame vabade elektronide tiheduseks Näeme, et pooljuhtides kasvab laengukandjate arv temperatuuri tõustes; ja ehkki ka siin mõjuvad takistavalt elektronide põrked kristallvõrega, on laengukandjate arvu suurenemisest tingitud juhtivuse tõus olulisem eritakistuse suurenemisest temperatuuri tõttu. Keelutsoon pooljuhis: ülemisse "juhtivustsooni" (joonisel roheline) pääsevad ainult need elektronid, mille soojuslik energia ületab keelutsooni (kollane) laiusele võrdse energia . Alumiste "täidetud" tsoonide elektronidel liikumisvõimalus puudub. Kui ja laengukandjaid on juba piisavalt, hakkab kehtima normaalne temperatuurisõltuvus . Juhtivuse sellist liiki, kus laengukandjad vabanevad kristallvõrest soojusliikumise toimel, nim. pooljuhtide teoorias omajuhtivuseks
Põhivara aines Füüsikaline maailmapilt Maailm on kõik see, mis on olemas ning ümbritseb konkreetset inimest (indiviidi). Indiviidi põhiproblee- miks on tunnetada oma suhet maailmaga omada adekvaatset infot maailma kohta ehk maailma- pilti. Selle info mastaabihorisondi rõhutamisel kasutatakse maailmaga samatähenduslikku mõistet universum. Maailma käsitleva info mitmekesisuse rõhutamisel kasutatakse maailma kohta mõistet loodus. Religioosses käsitluses kasutatakse samatähenduslikku mõistet (Jumala poolt) loodu. Inimene koosneb ümbritseva reaalsuse (mateeria) objektidest (aine ja välja osakestest) ning infost nende objektide paigutuse ning vastastikmõju viiside kohta. Selle info põhiliike nimetatakse religioossetes tekstides hingeks ja vaimuks. Hing on inimeses sisalduva info see osa, mis on omane kõigile indiviididele (laiemas tähenduses kõigile el...
Põhivara aines Füüsikaline maailmapilt Maailm on kõik see, mis on olemas ning ümbritseb konkreetset inimest (indiviidi). Indiviidi põhiproblee- miks on tunnetada oma suhet maailmaga omada adekvaatset infot maailma kohta ehk maailma- pilti. Selle info mastaabihorisondi rõhutamisel kasutatakse maailmaga samatähenduslikku mõistet Universum. Maailma käsitleva info mitmekesisuse rõhutamisel kasutatakse maailma kohta mõistet loodus. Religioosses käsitluses kasutatakse samatähenduslikku mõistet (Jumala poolt) loodu. Inimene koosneb ümbritseva reaalsuse (mateeria) objektidest (aine ja välja osakestest) ning infost nende objektide paigutuse ning vastastikmõju viiside kohta. Selle info põhiliike nimetatakse religioossetes tekstides hingeks ja vaimuks. Vaatleja on inimene, kes kogub ja töötleb infot maailma kohta. Vaatleja tunnusteks on tahe (valikuvabaduse o...
valentselektronid JOONIS 4.1. Sellist ideaalset struktuuri omavad keemiliselt puhtad pooljuhid absoluutse nulltemperatuuri juures (-273 °C). Säärases olukorras on kõik pooljuhid isolaatorid. Väliste tegurite mõjul võivad aga väliskihi elektronid saada juurde energiat ja lahkuda oma kohalt struktuuris, kuna selleks vajalik energia, nn. energeetiline keelutsoon on küllaltki väike (ränil 1,1 eV, germaaniumil 0,73 eV). Põhiliseks väliseks teguriks, mis soodustab juhtivuselektronide tekkimist on temperatuur. Nii on näiteks toatemperatuuril 1 cm3 ränis 1 0 . . . 10 vaba elektroni, samal ajal vases aga 10. Struktuurist lahkunud elektroni kohale jääb vaba koht. Seetõttu omandab aatom positiivse laengu, mille väärtus võrdub elektroni laenguga. Taolist vaba kohta nimetatakse auguks ja me võime teda vaadelda positiivse ühiklaenguna. Kuna auk
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
