keelutsoonis juhtivustsooni "põhja" lähedal, siis juba väikese ergastamise mõjul võivad elektronid siirduda juhtivustsooni ning olla seega elektrivoolu kandjateks. Selliseid energianivoosid nimetatakse doonornivoodeks (elektrone äraandvateks) ning lisandeid ise doonoriteks. Doonorlisanditega pooljuhtide elektrijuhtivus kujutab endast elektronjuhtivust ehk n-tüüpi pooljuhid. p-juhtivus mehhanism: Kui lisandi täitmata energianivoo paikneb keelutsoonis valentstsooni ülemise serva lähedal. Sel juhul võivad valentstsooni elektronid suhteliselt lihtsalt "hüpata" vabale lisandinivoole, jättes seejuures endast järele auke valentstsoonis. Augud aga võivad pooljuhis elektrivälja toimel vabalt liikuda. Selliseid lisandiaatomite energianivoosid nimetatakse aktseptornivoodeks (vastuvõtvateks) ning vastavaid lisandeid aktseptoriteks. Aktseptorlisanditega pooljuhid on seega aukjuhtivusega ehk p-tüüpi pooljuhid.
Pooljuhis on keelutsoon kitsam. Absoluutse nulltemperatuuri juures on valentstsoon täielikult täidetud, juhtivustsoonis elektrone ei ole ning pooljuht käitub kui dielektrik. Osad valentselektronid saavad soojusliikumise energia arvelt ületada keelutsooni ja siirduda juhtivustsooni. Soojusliikumine pole piisav tekitamaks elektronide massilist keelutsooni ületamist. Mida kõrgem on pooljuhi temperatuur, seda enam elektrone paisatakse juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentstsooni. Juhtivus kasvab soojenedes järsult. Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. Doonorlisandiga pooljuhis tekib doonorinivoo keelutsoonis juhtivustsooni lähedale. See nivoo on elektronidega täielikult täidetud. Elektronide üleminekuks doonorinivoolt juhtivustsooni kulub vähe energiat. Aktseptorlisandiga pooljuhis tekib keelutsooni valentstsooni lähedale aktseptorinivoo.
laineline s.o keelutsoon Valentstsoon-hõivatud tsoon,mis täitub valentselektronidega. Juhtivustsoon-elektrontsoonile järgnev täitamata tsoon. Metallis on pooltäidetud valentstsoon,on palju vaba ruumi,saab energiat vastu võtta.Suurepärased elektrijuhid. Dielektriku tühjas juhtivustsoonis on energiaruumi avarasti,kuid seal puuduvad elektronid,mida väli võiks liikuma suunata.Ei juhi voolu on isolaatorid. Pooljuhis keelutsoon kitsas ning mõned valentstsooni elektronidest saavad hüpata üle keelutsooni juhtivustsooni.Seal on palju vaba ruumi e. alatasemeid.Valentstsoonis tekib vaba ruumi.Sinna jäävad augud,ka valentstsooni elektronid võivad sinna asetuda. Sellist liikumist nimetatakase aukjuhtivuseks.Auk on posit. Laenguga märgi kandja.Triivib neg pooluse poole. Temperatuur-tegurid,mis panevad elektronid valentstsoonist hüppama juhtivustsooni,üheks teguriks temp.Pooljuhtide elektrijuhtivus suureneb temp tõusul.
Kuna metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud, on nad 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
Valentstsoon- viimane lubatud tsoon, mida võib täielikult elektronidega täita. Juhtivustsoon- valentstoonile järgnev täitmata lubatud tsoon.Keelutsoon- lubatud energiatsoonide vahele jäävad piirkonnad, millele vastavat energiat ei saa elektron omada. Energiatase- stats.olekule vastav energia. Energiatsoon- pidev lubatud energiate vahemik. Juhtide: puhul jäävad osa lubatud energiatsoonidest täitmata ning keelutsoonid lubatud tsoonide vahel on kitsad. Valentstsooni on osaliselt täitsetud. Juba nõrk elektriväli põhjustab eletronide siirdumise vabadele alatasemetele. Dielektrikutes: on energiatsoonid täielikult täidetud eletronidega ja keelutsoonide laiused on nii suured, et nendest üle viia elektrone pole võimalik. Ei jätku energiat. Valentstsoon on täileikult täidetud. Pooljuhtide: korral on valentstsoon ka täielikult täidetud elektronidega, kuid keelutsoon seevastu kitsas
temperatuur) mõjul. Dielektrikud ehk isolaatorid: 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. 5. Juhtivus-ja valentsitsoonid: Mida kõrgem on pooljuhi temperatuur, seda rohkem elektrone satub juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentstsooni. Pooljuhtide juhtivus kasvab temperatuuri tõustes hüppeliselt. Juhtivus-ja valentsielektronid: - Keelutsoon:Vabad elektronid võivad asuda ainult valentsitsoonis või juhtivustsoonis. Tsoonidevahelised alad on aga "keelatud" tsoonid, kus elektronid statsionaarselt olla ei saa. Seetõttu nimetatakse neid energiavahemikke ka keelutsoonideks. 6. Lisandid(doonorid, aktseptorid). Milliseid aineid kasutatakse? Lisandid suurendavad pooljuhi elektrijuhtivust.
7. Kristallide liigitus vastavalt energiatsoonidele: Juhid (metallid) pooltäidetud on nii juhtivus- kui ka valentstsoon Dielektrikud täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid ning keelutsooni ala on piisavalt lai (5 eV) Pooljuhid keelutsoon on kitsas (1-3 eV), elektrontsoonid on täielikult täidetud või tühjad 8. Pooljuhi elektrijuhtivust saab suurendada, kui tõsta temperatuuri (juhtivustsooni satub rohkem elektrone ja valentstsooni jääb ka rohkem auke) või neid valgustada (footonite energia peab ületama keelutsooni energia sisefotoefekt ehk fotojuhtivus) 9. Lisandjuhtivus, doonor- ja akseptorlisand Lisandjuhtivus pooljuhtide lisanditest tingitud elektrijuhtivus Doonorlisand pooljuhi võres olev lisand loovutab elektroni (n-pooljuht) Aktseptorlisand pooljuhi võres olev lisand loovutab ,,auke" (p-pooljuht)
täielikult hõivatud. Elektronide liikumisvabadus puudub, pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb laia(10 eV) keelutsooni taga. Elektronied ei suuda seda keelutsooni ületada. Elektrivoolu ei teki. POOLJUHID. Madalala temperatuuril on valentselektronide energiatsoon täielikult hõivatud. Keelutsoon on oluliselt kitsam kui dielektrikutel. Seetõttu suudavad elektronid osaliselt juba toatemperatuuril soojusliikumise energia arvelt minna valentstsoonist juhtivustsooni. Valentstsooni jäävad maha täitmata elektroniseisundid ehk augud. Auguks nimetatakse elektroni puudumist keemilises sidemes. Valentselektronide järjestikuste ülehüpete teel liigub auk ühest kovalentsidemest teise. 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
8- 3.1eV, Elektronide ergastumiseks on vaja 5-10 eV 3. Dielektrikud on läbipaistvad, ei neela valguskvante. Metallid ja pooljuhid neelavad valguskvante seega on läbipaistmatud. Dielektrikutes on keelutsoon lai (5-10eV), soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni juhtivustsooni, jättes valentstsooni auke. Kuna metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud, on nad head soojusjuhid. 4. Miks pooljuhtide juhtivus temperatuuri tõstmisel muutub? Vabad elektronid tekivad temperatuuri tõustes, juhtivustsoonis elektronide arv suureneb. 5. Transistorid Kollektor hakkab koguma elektrone, emitter saadab auke välja kollektorisse. Transistori omadus transistor võimendab emitteri ja baasi vahelist pinget
magnetväli 2.1 Energiatsoonid pooljuhis.Vabade laengukandjate energia sõltuvus impulsist. Pooljuhtide elektrijuhtivus Teatavasti on kristallis aatomite diskreetsed energianivood elektronidele laienenud energiatsoonideks (joonis 2.1). Näiteks Si ja Ge korral on väliskihis 4 elektroni (kaks s ja kaks p elektroni), aga seal on 8 lubatud olekut (nivood): 2 s nivood ja 6 p nivood. Tsoonide moodustamisel jääb 4N nivood valentstsooni ja 4N nivood juhtivustsooni (N on aatomite arv kristallis). Elektronide arv on aga 4N. Seega on kõik valentstsooni nivood täidetud ja juhtivustsooni nivood tühjad (selline on pilt 0 K juures). Valentstsooni elektronid liikuda ei saa, küll aga saavad liikuda kristallis juhtivustsooni elektronid. Seda on kõige lihtsam selgitada elektronide energia sõltuvusega aatomite vahelisest kaugusest (joonis 2.2). Üksiku aatomi
asustatud. Seetõttu on nad head elektrijuhid: elektronid saavad tsooni hõivamata ossa 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
hübriidtsoon · Pooljuhid tahkised, mille valentstsoon on küll täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (1...3eV) · Dielektrikud - tahkised, milles esinevad vaid täielikult täidetud energiatsoonid, keelutsooni laius on 5....10 eV Aukjuhtivus on aukude siirdumine välise elektrivälja mõjul ühelt alatasemelt teisele pooljuhi valentstsoonis Akseptornivoo on keelutsoonis, valentstsooni läheduses painev energiatase, millele võivad siirdda akseptorlisandi elektronid valentstsoonist Doonornivoo - on keelutsoonis, juhtivustsooni läheduses paiknev energiatase, mille täidavad doonorlisandi elektronid n-pooljuht doonorlisandiga pooljuht enamuslaengukandjateks on välise elektrivälja mõjul juhtivustsoonis liikuvad elektronid p-pooljuht - akseptorlisanidga pooljuht - enamuslaengukandjateks on välise elektrivälja mõjul valentstsoonis liikuvad augud
13.Pooljuhtide elektrijuhtivus sõltub temperatuurist.Mida suurem on temperatuur seda väiksem on takistus ja seda suurem elektrijuhtivus.14.temperatuuri kasvades kasvab soojusliikuvuse intensiivsus ,seega ka juhtivuselektronide ja aukude konsentratsioon.Seepärast väheneb pooljuhtide elektritakistus koos temperatuuri tõusuga.15.Temperatuuri tõstmisel võivad mõned elektronid ületada keelutsooni ja valentstsooni tekib tühi koht ehk "auk".Tühjale kohale saab liikuda elektron madalamalt ja nii võib electron liikuda järjest madalamale st tekib "aukjuhtivus"16.Pooljuhtide lisanditest tingitud elektrijuhtivust nim. Lisandjuhtivuseks.17.Lisandi lisamisel tekib keelutsooni energiatase,mille täidavad kovalentse sideme moodustamisest vabaks jäänud elektronid-doonornivoo.Elektrone loovutav lisand-doonorlisand.18
See väärtus on väga hea võrreldes muude vääriskivide sitkusega, kuid üsna kehv võrreldes enamiku inseneriehitustes kasutatavate materjalidega. Elektrijuhtivus Enamik teemante on väga head elektriisolaatorid (nad ei juhi elektrit), kuid mõned sinised teemandid on looduslikud pooljuhid. Nende teemantide elektrijuhtivus ja sinine värvus tuleneb boori sisaldusest. Boor asendab teemandi kristallvõres süsiniku aatomeid, jättes vabad nn augud valentstsooni. Augud käituvad nagu positiivse laenguga osakesed, võttes osa elektrijuhtivusest. Pinna omadused[ Teemandi pind on hüdrofoobne ja lipofiilne. See tähendab, et tema pind ei märgu veega kokkupuutumisel, kuid märgub ja kleepub kokkupuutel õliga. Viimast omadust saab ära kasutada sünteetiliste teemantide valmistamisprotsessi ajal teemantide fragmenteerimisel. Keemiline stabiilsus Teemandid on keemiliselt väga stabiilsed
8. Ülijuhtivus, aine siirdumine ülijuhtivasse olekusse. Väga madalal temperatuuril võrdub eritakistus nulliga. Kriitilise temperatuuri juures läheb metalli takistus nulliks ja saab ülijuhtivasse olekusse. 9. Pooljuhid. p- ja n-juhtivus. Pooljuhtides laengukandjaid kerge vabaks muuta, nt sulas olekus keemilised elemendid. P-juhid – Legeteeritud lisandaine aatomid, millel on väliskihil vähem elektrone kui põhiaine aatomitel. Elektrone puudu; lisandiaatomid paiknevad valentstsooni lae ligidal; elektronid saavad kergelt valentsist keelutsooni. N-pooljuhis asub elektronidega täidetud nivoo juhtivustsooni põhja ligidal; elektronid suudavad kergelt keelutsoonist juhtivustsooni liikuda. Legeeritud lisandaine aatomid, kus väliskihil on rohkem elektrone kui põhiaine aatomitel. 10. Elektrivoolu soojuslik toime (Joule`i-Lenzi seadus). Voolu toimel laengukandjate liikumine vooluringis, neile mõjub takistus ja selle ületamisel eraldub soojus. 11
Takistuse temperatuuriteguri leidmiseks on otstarbekas mõõta takistus kahel erineval temperatuuril R 1 = R o (1 + t 1 ) , R 2 = R o (1 + t 2 ) . Viimase avaldise läbijagamisel ja teisendamisel saame R1 - R 2 = R 1t 2 - R 2 t1 [2] Vaatame pooljuhi elektrijuhtivust. Kui pooljuhis elektron saab energia W, siis läheb ta juhtivustsooni. Valentstsoonis tekib vakantne koht nn. auk, mille võib peaaegu energiakaota täita mõne teine valentstsooni elektron. Elektroni üleminek juhtivustsooni tähendab sisuliselt ühe valentssideme purustamist. Kuna auk kujutab endast elektroni jaoks madalama potensiaaliga kohta, siis augu täidab uus elektron jne. See tähendab aga augu liikumist kristallvõres. Augu liikumine on ekvivalentne positiivse laengu liikumisega tahkes kehas. Kui pole suunatud elektrivälja, siis võtab auk nagu elektrongi osa soojusliikumisest.Välisesse elektrivälja paigutatud pooljuhis lisandub
R 1 = R o (1 + t 1 ) , R 2 = R o (1 + t 2 ) . Viimase avaldise läbijagamisel ja teisendamisel saame R1 - R 2 = [2] R 1t 2 - R 2 t1 Vaatame pooljuhi elektrijuhtivust. Kui pooljuhis elektron saab energia W, siis läheb ta juhtivustsooni. Valentstsoonis tekib vakantne koht nn. auk, mille võib peaaegu energiakaota täita mõne teine valentstsooni elektron. Elektroni üleminek juhtivustsooni tähendab sisuliselt ühe valentssideme purustamist. Kuna auk kujutab endast elektroni jaoks madalama potensiaaliga kohta, siis augu täidab uus elektron jne. See tähendab aga augu liikumist kristallvõres. Augu liikumine on ekvivalentne positiivse laengu liikumisega tahkes kehas. Kui pole suunatud elektrivälja, siis võtab auk nagu elektrongi osa soojusliikumisest.Välisesse
Tekib kui lisada kas 3 või 5 valentset ainest. Siis üks elektron jääb kovalentsestt sidemest üle ja selle energia on suurem. Tekib lisatase juhtivustsooni lähedale. Sellelt lisatasemelt saab elektron minna juhtivustsooni. Pooljuhis on ülekaalus vabad elektronid. P-tüüpi pooljuhid on pooljuhid, milles põhlised laengukandjad on augud. Tekib 3 valentse aine lisamisel. Sideme moodustamisel jääb 1 elektron puudu. Tekib lisatase valentstsooni juurde - akseptornivoo. Sellele võib tulla elektron valentstsoonist, kuhu tekib pos. auk. Pooljuhi takistus temperatuuri tõustes väheneb. 8. Mille poolest aktseptorlisand erineb doonorlisandist? Too näide. Doonorlisand loovutab elektrone, aktseptorlisand võtab neid vastu. 9. Mida kujutab endast pn-siire, kuidas seda tekitada? PN-siire on piirkond n-tüüpi ja p-tüüpi pooljuhi vahel. Seda tekitatakse sulandades ühte n- pooljuhist plaadike p-pooljuhist plaadikesega. 10
Pooljuhi keelutsoon on suhteliselt kitsas. Osad valentselektronid saavad soojusliikumise energia arvelt ületada keelutsooni ja siirduda juhtivustsooni. Seal on ka vabu tasemeid, mille abil saab tekitada väli laengute liikumist. Soojusliikumine pole piisav tekitamaks elektronide massilist keelutsooni ületamist. Seepärast on pooljuhtide elektrijuhtivus oluliselt väiksem juhtide omast. Kuna osa elektrone asuvad juhtivustsoonis, siis jääb ka valentstsooni vabu alamtasemeid "auke". Neid täites pääsevad elektronid liikuma. Valentsitsoon tekitab ka nn aukjuhtivust. Aatomid haaravad oma naabrite elektrone. Lisaks elektronidele osutuvad pooljuhtides laengukandjateks ka nn augud e. positiivselt laetud aatomid. Mõlemaid juhtivustüüpe kasutatakse pooljuhtseadistes. Elektroni ja augu ühinemist nimetatakse rekombinatsiooniks. Pooljuhtide liike, soojuse ja valguse mõju tahkistele
ja 2. perioodi elementide ühendite MO diagrammid. - 25. Koostage heteronukleaarsete kaheaatomiliste 1. ja 2. perioodi elementide ühendite MO diagrammid. - 26. Selgitage (lähtudes MO teooriast) metallide, isolaatorite ja pooljuhtide vahelisi erinevusi. Metallis osalevad MO-de moodustamisel kõik aatomid. Tulemuseks on väga suur hulk MO-sid, mis on energeetiliselt üksteisele väga lähedal, moodustades pideva tsooni, keelutsooni pole. Täielikult täidetud MO-d moodustavad valentstsooni, tühjad ja osaliselt täidetud aga juhtivustsooni. Kui valentstsoon ja juhtivustsoon pole energeetiliselt eraldatud, on tegemist elektrijuhiga. Kui tsoonide vahe on suur (täidetud ja tühjade MO-de vahel on suur vahe), on tegu isolaatoriga. Pooljuhis on valentstsoon ja juhtivustsoon lähedaste energiatega. 27. Kirjutage ideaalgaasi seaduse valem. Arvutage P, V, T või n väärtus antud tingimustel või peale tingimuste muutumist. PV=nRT n-universaalne gaasikonstant 8,314 Pa*m3/mol*K.
ja anoodist. Dünoodidele on rakendatud pinge, mis kiirendab elektrone ja iga elektron, pôrkudes dünoodi pinnaga vabastab mitu elektroni. Vool kasvab laviinina. PMT on môeldud nôrga kiirguse môôtmiseks. On vôimalik detekteerida üksikuid footoneid. tundlikkusele paneb piiri haavelmüra ja pimevool. 5 Fotodiood on silikoonplaat, kus neeldunud footonid ergastavad valentstsooni elektrone juhtivustsooni ja toimides laengukandjatena tekitavad need elektrivoolu. Dioodid ühendatakse maatriksisse,(kuni 4096 elementi), mis registreerib kogu spektri üheaegselt (analoogselt fotoplaadile) Absorbtsioonfotomeetria insrumendid On teada ühe ja kahekiire fotomeetrid. Absorbtsioonfotomeetrid: filterfotomeetrid (piiratud lainepikkuste arv, odavad, suure valgusjôuga) spektrofotomeetrid (sobiv lainepikkuste valik monokromaatoriga, kallid, väike valgusjôud)
Kuidas on see võimalik? Juhtivustsoon on keelutsoonile järgnev täitmata tsoon. Pooljuhis olevad elektronid on küllalt energeetilised ja hüppavad soojusenergiast tulenevalt üle keelutsoonide juhtivustsooni. Kuna juhtivustsoonis on palju vabu alatasemeid, siis saab väli elektrone kiirendada ja tekitada elektrivoolu. Sellest tulenebki nende võime osaliselt elektrit juhtida. 39. Kirjelda aukjuhtivust? Aukjuhtivus on valentsitsooni elektronide võime täita valentstsooni auke, mis on tekkinud elektronide siirdumisel valentstsoonist juhtivustsooni. Näiteks kristallis haarab ioniseeritud aatom kaotatud elektroni asemele naabri oma, see omakorda järgmise jne. auk on positiivse laenguga ja triivib vooluallika negatiivse vooluse poole. 40. Mis on sisefotoefekt ehk fotojuhtivus? Sisefotoefekt ehk fotojuhtivus on täiendavate voolukandjate vabastamine pooljuhis
annavad kokku rohelise. Kui materjal neelab kõiki lainepikkusi ühtlaselt, on ta värvitu: ülipuhas klaas, ülipuhas monokristalne teemant ja safiir. Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri Cr3+ ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Rubiini värvust määravad valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni eralduv kiirgus. 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.
valentselektronide nivoodest kõrgemal asuvad elektronidega täitmata energianivood. 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
lainepikkusi ühtlaselt, siis on ta värvitu, nagu näiteks ülipuhas klaas, ülipuhas monokristalne teemant ja safiir (Al2O3). Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelu-tsoonis. Rubiini värvust ei määra aga mitte niivõrd läbinud valguse lainepikkused, kuivõrd valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni (läbi lisandinivoode) eralduv kiirgus. Värvilise klaasi saamiseks lisatakse talle erinevaid ioone (vt p 8.5). Materjali värvus langeva valguse poolsel küljel on määratud peegeldumisteguri sõltuvusega lainepikkusest. Näiteks joonisel 12-7 toodud roheliselt klaasilt peegeldub valgus kõige rohkem samadel lainepikkustel, kus läbibki. Polümeeride ja komposiitide optilised omadused Polümeerides ja komposiitides on tavaliselt kristalsed
vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus kui ka aukjuhtivus. Materjalideks on nt seleen, germaanium, räni, galliumarseniid. Konstantsel temperatuuril on elektron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu, pooljuhtide takistuse temperatuuritegurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10 / 20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhtidel eristatakse omajuhtivust ja lisandjuhtivust. Omajuhtivus tekiv elektronide üleminekul valentstsooni ülemistelt tasemetelt juhtivustsooni. ρ=I0l∆W/2KT. Omajuhtivus ilmneb piisavalt kõrgetel temperatuuridel kõikidel pooljuhtidel. Lisandjuhtivus tekib siis, kui pooljuhi mõned aatomid kristallvõre sõlmedes asendada aatomitega, mille valents on põhiaatomi valentsist ühe võrra suurem või väiksem. Lisandjuhtivus esineb peamiselt madalamatel temperatuuridel. 28. VÄLJUMISTÖÖ. KONTAKT POTENTSIAALIDE VAHEL
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. Augud pooljuhtmaterjalides Omajuhtivusega pooljuhtmaterjalis jätab iga juhtivustsooni ergastatud elektron enda järgi puuduva elektroni ühte kovalentsesse sidemesse (joon. 7.22) e. vakantse elektronoleku valentstsooni (joon. 7.21). Elektrivälja mõjul, võib see puuduva elektroni koht liikuda kristallvõres läbi tema täitmise teiste valentselektronidega (joon. 7.22). Selline 60 elektronivakants valentstsoonis käitub kui positiivselt laetud osake ja seda nimetatakse auguks. Augu laeng on samasuur kui elektronil kuid vastupidise märgiga (+1,6·10-19C). Seega augud ja elektronid liiguvad elektriväljas eri suundades. Samal ajal alluvad nad mõlemad
isolaatorid (ei juhi elektrit); ülijuhid (elektritakistus on 0, enamasti väga madalal temperatuuril). Sidemed tahkistes. Tahkistes on kogu ainetükk hõlmatud suure hula (=NA) molekulorbitaalide poolt. Nende energiad on väga lähedased, moodustades tsoone: valentstsoon on elektronidega täidetud; juhtivustsoon on (isolaatoris) täitmata või (metallis) osaliselt täidetud; keeultroonis (bänd gap) elektronid paikneda ei saa. Metallis pole kõrgeima valentstsooni ja madalaima juhtivustsooni vahel keelutsooni, mistõttu elektronid saavad liikuda kogu metallitüki ulatuses. Dopantide e lisandite lisamisega saab keelutsooni tekitada täiendavaid elektrone või “auke”, mis teevad võimalikuks kogu tänapäeva pooljuhttehnoloogia. 13. PEATÜKK KEEMILINE KINEETIKA Reaktsiooni kiirus väljendab, kui kiiresti lähteainet ära kulutatakse või produktid tekivad. Reaktsiooni keskmine kiirus. Defineeritakse kui reagendi (lähteaine)
Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri Cr3+ ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Joonisel 10-7 on toodud rubiini neeldumisspekter. Rubiini värvust ei määra aga mitte niivõrd läbinud valguse lainepikkused, kuivõrd valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni (läbi lisandinivoode) eralduv kiirgus. Värvilise klaasi saamiseks lisatakse talle erinevaid ioone. Materjali värvus langeva valguse poolsel küljel on määratud peegeldumisteguri sõltuvusega lainepikkusest. Näiteks joonisel 10-7 toodud roheliselt klaasilt peegeldub valgus kõige rohkem samadel lainepikkustel, kus läbibki. Seega peegeldunud valguses on värvus sama, kuid see ei ole alati nii. Küljelt vaadatuna määrab värvuse hajunud valgus, mis on tavaliselt sama
Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri Cr3+ ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Joonisel 10-7 on toodud rubiini neeldumisspekter. Rubiini värvust ei määra aga mitte niivõrd läbinud valguse lainepikkused, kuivõrd valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni (läbi lisandinivoode) eralduv kiirgus. Värvilise klaasi saamiseks lisatakse talle erinevaid ioone. Materjali värvus langeva valguse poolsel küljel on määratud peegeldumisteguri sõltuvusega lainepikkusest. Näiteks joonisel 10-7 toodud roheliselt klaasilt peegeldub valgus kõige rohkem samadel lainepikkustel, kus läbibki. Seega peegeldunud valguses on värvus sama, kuid see ei ole alati nii. Küljelt vaadatuna määrab värvuse hajunud valgus, mis on tavaliselt sama
teemant ja safiir (). Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Joonisel 12-8 on toodud rubiini neeldumisspekter. Rubiini värvust ei määra aga mitte niivõrd läbinud valguse lainepikkused, kuivõrd valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni (läbi lisandinivoode) eralduv kiirgus. Värvilise klaasi saamiseks lisatakse talle erinevaid ioone (vt p 8.5). Materjali värvus langeva valguse poolsel küljel on määratud peegeldumisteguri sõltuvusega lainepikkusest. Näiteks joonisel 12-7 toodud roheliselt klaasilt peegeldub valgus kõige rohkem samadel lainepikkustel, kus läbibki. Seega peegeldunud valguses on värvus sama, kuid see ei ole alati nii.
Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri Cr3+ ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Joonisel 10-7 on toodud rubiini neeldumisspekter. Rubiini värvust ei määra aga mitte niivõrd läbinud valguse lainepikkused, kuivõrd valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni (läbi lisandinivoode) eralduv kiirgus. Värvilise klaasi saamiseks lisatakse talle erinevaid ioone. Materjali värvus langeva valguse poolsel küljel on määratud peegeldumisteguri sõltuvusega lainepikkusest. Näiteks joonisel 10-7 toodud roheliselt klaasilt peegeldub valgus kõige rohkem samadel lainepikkustel, kus läbibki. Seega peegeldunud valguses on värvus sama, kuid see ei ole alati nii. Küljelt vaadatuna määrab värvuse hajunud valgus, mis on tavaliselt
annaabi.ee 
