(valgus, temperatuur) mõjul. Kokkuvõtvalt: Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=1 3eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Dielektrik tahkis, milles esinevad vaid täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid. Keelutsooni suure laiuse tõttu ei saa välimine elektriväli põhjustada elektronide siirdumist valentstsoonist juhtivustsooni. (E=510eV).
Lubatud tsoon- on kristallis valentselektronide energiatasemete jagunemisel tekkinud alatasemete kogum, millele vastavad energiad on elektronidele lubatud Valentstsoon - on viimane elektronidega täielikult täidetud lubatud tsoon Juhtivustsoon valentstsoonile järgnev elektronidega täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon Hübriidtsoon tekib siis, kui kaks viimast tsooni kattuvad Valentselektron elektronkatte välisekihi elektron Auk - tekib, kui eletron lahkub valentstsoonist ja moodustub vakants Kristallid vastavalt energiatsoonidele: · Elektrijuhid (Metallid) tahkised, milles on osaliselt täidetud valentstsoon ja 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
on lihtne kogu energiatsooni ulatuses. Energiatasemed tahkises Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Energiatasemed tahkises Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=13eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Keelutsooni laiust reguleeritakse põhiliselt lisandite viimisega pooljuhtidesse. Rakenduslikult on kõige tähtsamaks pooljuhiks olnud räni (Si), aga tähtsad on ka germaanium (Ge) ja gallium-arseen (GaAs). n - pooljuht · n - pooljuht (elektronjuhtivusega pooljuht). · Kristallvõresse viidud nn
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
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. Metallides soojenedes kasvab takistus.Väga madalatel temp. Kaob erinevus pooljuhi ja dielektriku vahel. Valgus-kus valguse toimel vabanevad täiendavad voolukandjad. Lisandid suurendavad pooljuhi elektrijuhtivust. Kui 4 valentsele põhiainele lisada 5 valentse lisandid,siis 1 elektron jääb keemilise sideme tekkimisel vabaks.Tegemist doonorjuhtivusega.
*keelutsoon-elektronide laineomaduste tõttu ei saa omandada energiaid, mis jäävad täidetud ja tühja tsooni vahele. *Valentsitsoon-viimane elektronidega täidetud lubatud tsoon. *Juhtivustsoon-keelutsoonile järgnev, täitmata või osaliselt täidetud tsoon. 7. Milliseid kahte juhtivustüüpi eristatakse pooljuhtides? Aukjuhtivus, elektronjuhtivus 8. Selgita augu mõistet pooljuhtide füüsikas ja kirjelda aukjuhtivuse protsessi. Pooljuhis on osa elektrone siiratud valentstsoonist juhtivustsooni, seega jääb sinna vabu alatasemeid ehk ,,auke". Aukjuhtivus on aukude siirdumine välise elektrivälja mõjul ühelt alatasemelt teisele pooljuhi valentstsoonis. 9. Mis on rekombinatsioon? Elektroni ja augu taasühinemine 10. Mis on termistor? Pooljuhtseadis, kus eritakistuse sõltuvust temperatuurist kasutatakse temperatuuriandurina. 11. Millel põhineb fototakististe toime?
keelutsooni, mis tõttu el. paigutuvad juhtivustsooni, suurendades sellega elektronide arvu. b) Aktseptorlisandid- on lisandid, mis suurenevad pooljuhis aukude arvu, nt. Ge-le lisame Indiumi joonis. Moodustub Ge-ni ümber 3 täiskovalentset sidet, üks side jääb poolikuks, sest seal tiirleb ümber Indiumi ja Ge aatomituumade ainult 1 elektron ,teise kohal on auk. Energeetiliselt on indium germaaniumi valetstsooni kohal ning tõmbab ära valentstsoonist elektronid, suurendades aukude arvu valentstsoonis. 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
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. Milline on pn-siirde põhiomadus ja kus seda kasutatakse?
JUHTIVUSTSOON valentstsoonile järgnev elektronidega täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon 7. Milliseid kahte juhtivustüüpi eristatakse pooljuhtides? Lk 61 Eristatakse elektronjuhtivus (n-tüüpi) ja aukjuhtivus (p-juhtivus). 8. Selgita augu mõistet pooljuhtide (üldiselt tahkiste) füüsikas ja kirjelda aukjuhtivuse protsessi. Lk 61 Auk on vaba tase, mis tekib siis kui pooljuhis on siirdatud osa elektrone valentstsoonist juhtivustsooni. Aukjuhtivus ioniseeritud aatom haarab kaotatud elektroni asemel naabri oma, see omakorda röövib järgmist ja nõuab muudkui aatomite ahelikku pidi tagasi 9. Mis on rekombinatsioon? Lk 68 Rekombinatsioon elektroni ja augu taasühinemine 10. Mis on termistor? Lk 62 Termistor on takisti, mille takistus muutub temperatuuriga. 11. Millel põhineb fototakistite toime? Lk 62 Fototakistite toime põhineb fotojuhitavusel 12. Selgita doonorite ja aktseptorite nimetuste päritolu
välisteguri (valgus, temperatuur) mõjul. Kokkuvõtvalt: Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=13eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Dielektrik tahkis, milles esinevad vaid täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid. Keelutsooni suure laiuse tõttu ei saa välimine elektriväli põhjustada elektronide siirdumist valentstsoonist juhtivustsooni. (E=510eV). 7. teema tuumafüüsika, mõisted Tuumafüüsika - füüsika osa, milles uuritakse aatomituuma ehitust ja selles toimuvaid protsesse Aatomi tuum Kerataoline keha aatomi keskmes, mille ümber tiirlevad elektronid. Tuuma on koondunud
ühest lubatud tsoonist teise. Selle põhjal eristataksegi metalle, pooljuhte ja dielektrikuid. Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=1 3eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Dielektrik tahkis, milles esinevad vaid täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid. Keelutsooni suure laiuse tõttu ei saa välimine elektriväli põhjustada elektronide siirdumist valentstsoonist juhtivustsooni. (E=510eV). Tuumafüüsika Aatomi tuum koosneb nukleonidest prootonidest ja neutronidest, mida hoiavad koos tuumajõud. Prooton positiivse laenguga (+e) osake, mass = u. Neutron neutraalne osake, mass = u, aatommassi ühik u=1,66*10-27 kg
tasakaaluasendit muuta ei saa U0>>E Energiatsoonid tahkistes: Metall tahkis, milles viimane hõivatud energiatsoon on vaid pooleldi täidetud elektronidega (juhtivustsoon) või on moodustunud hübriidtsoon, st valents- ja juhtivustsoon osaliselt kattuvad, keelutsoon puudub. (E=0) Pooljuht tahkis, mille valentstsoon on täielikult täidetud, kuid keelutsoon on kitsas (E=13eV). Valguse või soojuse mõjul saavad elektronid siirduda valentstsoonist juhtivustsooni. Isolaator tahkis, milles esinevad vaid täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid. Keelutsooni suure laiuse tõttu ei saa välimine elektriväli põhjustada elektronide siirdumist valentstsoonist juhtivustsooni. (E=510eV). 21 Tuumafüüsika Aatomi tuum koosneb prootonitest ja neutronitest (nukleonidest). Tuumas mõjuvad tuumajõud. Suurusjärk 10-15m
hõivatud, kuid keelutsoon on palju kitsam (1-2eV) kui dielektrikutes. Elektronid suudavad minna valentsioonist järgmisesse lubatud tsooni, jättes valentsiooni maha täitmata elektronseisundeid, mis käituvad nagu positiivse laenguga osakesed Dielektrik Tahkis, milles esinevad vaid täielikult täidetud ja täielikult tühjad energiatsoonid. Keelutsooni suure laiuse tõttu(kuni 10 eV) ei saa välimine elektriväli põhjustada elektronide siirdumist valentstsoonist keelutsooni. Tuumafüüsika: Aatomituum on aatomi väga väike ja tihe keskosa, kuhu on koondunud põhiline osa aatomi massist. Aatomituum koosneb nukleonidest positiivse laenguga prootonitest ja laenguta neutronitest. Neutron on ilma laenguta nukleon aatomituumas. Prooton on positiivse laenguga nukleon aatomituumas. Massiarvuks A nimetatakse tuumas sisalduvate prootonite arvu Z ja neutronite arvu N summat.
Pooljuhtide keelutsoon on suhteliselt kitsas ( 1,5 eV ) , mis on aga suuresti muutuv temperatuurist, mille tulemusena muutub materjalis voolukandjate arv. Absoluutse nulli juures pooljuhis vabu elektrone ei ole. Pooljuhtidena kasutatakse germaaniumi ja räni, milledel n 10 22 m -3 ( legeeritult ), eritakistused 10 -6...10 8 ja keelutsoonid E Ge = 0,75 ja E Si = 1,112 eV. Pooljuhtides aatomitevahelised paarissidemed ei ole enam täielikud, kui elektron on läinud valentstsoonist juhtivustsooni, seepärast tekib selles aatomis elektriline nivoo puudujääk, nn. "auk ", mille tulemusena aatom muutub positiivseks iooniks. Seega on auk samaväärne positiivse laenguga. Elektronid täidavad selle " augu " elektrivälja mõjul, samas jääb mujal vabaks elektroni koht - uus "auk". Toimub suhteline "aukude" liikumine. Niisugust juhtivust nimetatakse p - juhtivuseks ( positiivne laeng ). · Ge ja Si on neljavalentsed elemendid
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 valgustamise abil, aga ainult siis kui footonite energia ületab keelutsooni laiuse. 41
Need lisandaatomid ei oma neljandat välimist elektroni, mis oleks vajalik kovalentse sideme moodustamiseks kõigi enda nelja lähima naabriga (joon. 7.25a). Selline elektroni puudus kujutab endast väga nõrgalt lisandaatomiga seotud auku. See auk võib saada vabaks tema täitumisel elektroniga naaberaatomitelt (joon. 7.25b). Liikuv auk annab lisaenergia-nivoo keelatud tsoonis (joon. 7.26) ja võib osa võtta elektrijuhtivusest analoogselt doonorelektroniga. Ergastusel elektron valentstsoonist (naaberaatomilt) läheb sinna lisandelektronnivoole (joon. 7.26). Tulemusena tekib üks vaba laengukandja valentstsoonis - auk. Samaaegselt vaba elektroni teket juhtivustsoonis ei toimu, sest ergastus toimub valentstsooni ja üksiku nivoo vahel. Sellist tüüpi lisandit nimetatakse aktseptorlisandiks, sest ta võtab (accept - vastu võtma) elektrone valentstsoonist jättes järele augu. Energianivoo keelatud tsoonis kannab aktseptornivoo nime.
kõrgemale tühjale nivoole (anda energiat juurde). Elektrijuhtides (metallides) on selleks vaja juurde anda tühine energia, kuna nivood asuvad väga lähedal (olekute energia on lähedane). Selline olukord on näidatud joonisel 11-4. Juba elektrivälja enda energiast piisab, et vabastada väga suur hulk elektrone. Isolaatorites ja pooljuhtides puuduvad täidetud valentstsoonile lähedased elektronidele lubatud tühjad nivood. Elektroni vabastamiseks on vaja ta viia valentstsoonist juhtivustsooni, st anda juurde energia, mis vastab keelutsooni laiusele Eg (joon 11-5). Elektrivälja energiast selleks ei piisa. Elektrone on võimalik ergastada juhtivustsooni, st vabastada, soojusenergia ja kiirgusenergia abil. Seega temperatuuri tõusuga suureneb ka vabade elektronide kontsentratsioon. 23. Metallide elektrijuhtivus ja ülijuhtivus. Metallides on suur vabade elektronide arv kõigi kristalli aatomite valentselektronide arv ja see ei sõltu temperatuurist
annaabi.ee 
