Prezentacija na temu "provodnici i dielektrici." Prezentacija na temu "provodnici i dielektrici" Dielektrik slabi vanjsko električno polje

• Šta je električno polje?
• Navedite glavna svojstva elektrostatičkog polja.
• Šta stvara električno polje?
• Kako se zove jačina električnog polja?
• Koje električno polje se naziva uniformnim?
• Kako se može dobiti jednolično električno polje?
• Kako su usmjerene linije sila jednolikog električnog polja?
• Kako izračunati jačinu električnog polja koju stvara tačkasti naboj?

Provodnici i dielektrici u elektrostatičkom polju

Pregled predavanja:

• 1. Provodniki i dielektrici.
• 2. Provodnici u elektrostatičkom polju.
• 3. Dielektrici u elektrostatičkom polju.

Dvije vrste dielektrika.

• 4.Dielektrična konstanta.

Struktura metala

Posljednji elektron slabo privlači jezgro jer:

• daleko od jezgra
• 10 elektrona odbija jedanaesti

posljednji elektron napušta jezgro i postaje slobodan

supstance po provodljivosti

provodnici

• provodnici

dielektrika

To su tvari koje ne provode električnu struju

nema besplatnih naknada

to su tvari koje provode električnu struju

postoje besplatne naknade

Struktura metala

Struktura metala

E interni

E eksterno= E interni

Metalni provodnik u elektrostatičkom polju

E eksterno= E interni

E općenito =0

ZAKLJUČAK:

Unutar provodnika nema električnog polja.

Cijeli statički naboj provodnika koncentrisan je na njegovoj površini.

Dielektrična struktura

struktura molekula soli

električni dipol -

skup dva tačkasta naboja, jednakih po veličini i suprotnog predznaka.

Struktura polarnog dielektrika

Dielektrik u električnom polju

E interni E vanjski .

E lok.

E interni

ZAKLJUČAK:

DIELEKTRIK SLABI VANJSKO ELEKTRIČNO POLJE

Galimurza S.A.

Dielektrična konstanta medija

Jačina električnog polja u vakuumu

Jačina električnog polja u dielektriku

Dielektrična konstanta medija

E O

U imenik:

• Coulombov zakon:
• Jačina električnog polja stvorena tačkastim nabojem:

q 1 q 2

r

2

q

r

2

Šta su mikrotalasne pećnice?

Mikrovalne pećnice za domaćinstvo koriste elektromagnetne valove frekvencije od 2450 MHz - mikrovalne pećnice.

U takvim mikrotalasima električno polje 2 · 2 450 000 000 mijenja smjer jednom u sekundi.

Mikrovalna pećnica: frekvencija mikrovalne pećnice 2450 MHz

Kako mikrotalasne pećnice zagrevaju hranu?

Zagrijavanje proizvoda nastaje zahvaljujući dva fizička mehanizma:

1. zagrijavanje površinskog sloja mikrovalovima

2. naknadni prodor toplote u dubinu proizvoda zbog toplotne provodljivosti.

uređaj

moć,

frekvencija,

mikrovalna

mobilni telefon

GSM klasa 4

mobilni telefon

Slajd prezentacija

Tekst slajda: Provodnici i dielektrici u elektrostatičkom polju Artem Mezhetsky 10 “B” Izvođači: Opštinska obrazovna ustanova “Srednja škola br. 30 grada Belova” Rukovodilac: Popova Irina Aleksandrovna Belovo 2011.

Tekst slajda: Plan: 1. Provodnici i dielektrici. 2. Provodnici u elektrostatičkom polju. 3. Dielektrici u elektrostatičkom polju. Dvije vrste dielektrika. 4.Dielektrična konstanta.

Tekst slajda: supstance koje provode provodnici su supstance koje provode električnu struju ima slobodnih naelektrisanja dielektrici su supstance koje ne provode električnu struju nema slobodnih naelektrisanja

Tekst slajda: Struktura metala + + + + + + + + + - - - - - - - -

Tekst slajda: Metalni provodnik u elektrostatičkom polju + + + + + + + + + - - - - - - - + + + + + Ev. Evn. Evn = Evn. -

Tekst slajda: Metalni provodnik u elektrostatičkom polju E spoljašnji = E unutrašnji. Ukupno=0 IZLAZ: Unutar provodnika nema električnog polja. Cijeli statički naboj provodnika koncentrisan je na njegovoj površini.

Tekst slajda: Struktura dielektrika, struktura molekula kuhinjske soli NaCl, električni dipol - kombinacija dva tačkasta naelektrisanja, jednaka po veličini i suprotnog predznaka. Na Cl - - - - - - - - + - + -

Tekst slajda: Vrste dielektrika Polarni Sastoje se od molekula u kojima se centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja ne poklapaju; kuhinjska sol, alkoholi, voda itd. Nepolarni Sastoje se od molekula u kojima su centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja naknade se ne poklapaju. inertni gasovi, O2, H2, benzen, polietilen itd.

Tekst slajda: Struktura polarnog dielektrika + - + - + - + - + - + -

Slajd br. 10

Tekst slajda: Dielektrik u električnom polju + - + + + + + + + - E ekst. E interni + - + - + - + - E interni.< Е внеш. ВЫВОД: ДИЭЛЕКТРИК ОСЛАБЛЯЕТ ВНЕШНЕЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Slajd br. 11

Tekst slajda: Dielektrična konstanta medija - karakteristika električnih svojstava dielektrika E Eo - jačina električnog polja u vakuumu - jačina električnog polja u dielektriku - dielektrična konstanta medija = Eo E

Slajd br. 12

Tekst slajda: Dielektrična konstanta supstance supstanca Dielektrična konstanta medija voda 81 kerozin 2,1 ulje 2,5 parafin 2,1 liskun 6 staklo 7

Slajd br. 13

Tekst slajda: Coulombov zakon: Jačina električnog polja stvorena tačkastim nabojem: q1 q2 r 2 q r 2

Slajd br. 14

Tekst slajda: Zadatak

Slajd br. 15

Tekst slajda: Rješavanje problema

Slajd br. 16

Tekst slajda: Rješavanje problema

Slajd br. 17

Tekst slajda: Rješavanje problema

Slajd br. 18

Tekst slajda: Test br. 1: Pozitivno nabijeno tijelo dovodi se do tri kontaktne ploče A, B, C. Ploče B, C su provodnik, a A je dielektrik. Koja će naelektrisanja biti na pločama nakon što se ploča B potpuno izvuče? Opcije odgovora

Slajd br. 19

Tekst slajda: br. 2: Nabijena metalna kugla je uzastopno uronjena u dvije dielektrične tekućine (1< 2). Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает зависимость потенциала поля от расстояния, отсчитываемого от центра шара?

Slajd br. 20

Tekst slajda: br. 3: Kada je prostor između ploča ravnog kondenzatora potpuno ispunjen dielektrikom, jačina polja unutar kondenzatora se mijenja 9 puta. Koliko se puta promijenio kapacitet kondenzatora? A) Povećan za 3 puta. B) Smanjena za 3 puta. C) Povećan 9 puta. D) Smanjena za 9 puta. E) Nije se promijenio.

Slajd br. 21

Tekst slajda: Br. 4: Pozitivno naelektrisanje postavljeno je u centar nenabijene metalne kugle debelih zidova. Koja od sljedećih slika odgovara obrascu distribucije linija elektrostatičkog polja?

Slajd broj 22

Tekst slajda: Br. 5: Koja od sljedećih slika odgovara raspodjeli linija polja za pozitivno naelektrisanje i uzemljenu metalnu ravan?

Slajd br. 23

Tekst slajda: Literatura Kasyanov, V.A. Fizika, 10. razred [Tekst]: udžbenik za srednje škole / V.A. Kasyanov. – DOO “Drofa”, 2004. – 116 str. Kabardin O.F., Orlov V.A., Evenchik E.E., Shamash S.Ya., Pinsky A.A., Kabardina S.I., Dik Yu.I., Nikiforov G.G., Shefer N. AND. „Fizika. 10. razred“, „Prosvjeta“, 2007

Slajd br. 24

Tekst slajda: Sve =)

Na površini sfere čunjevi izrezuju male sferne površine koje se mogu smatrati ravnim. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, ili Konusi su slični jedan drugom, jer su uglovi na vrhu jednaki. Iz sličnosti slijedi da su površine baza povezane kao kvadrati udaljenosti od tačke A do mjesta i, respektivno. dakle,

Ekvipotencijalne površine Na slici je prikazan približan tok ekvipotencijalnih površina za određeni trenutak ekscitacije srca. U električnom polju, površina provodnog tijela bilo kojeg oblika je ekvipotencijalna površina. Isprekidane linije označavaju ekvipotencijalne površine, a brojevi pored njih označavaju potencijalnu vrijednost u milivoltima.

Dielektrična konstanta supstanci Supstanca ε ε Gasovi i vodena para Azot Vodik Vakuum Vodena para (na t=100 ºS) Helijum Kiseonik Ugljendioksid Tečnosti Tečni azot (na t= –198,4 ºS) Benzin Voda Tečnost= –252t 9 ºS) Tečni helijum (na t= –269 ºC) Glicerin 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Tečni kiseonik (na t= –192,4 ºS) Transformatorsko ulje Solid Drvo I Alko (Dijamant) 10 ºS) Parafinska guma Liskun staklo Titanijum barijum Porcelan Amber 1,5 2,2 26 4,3 5,7 2,2 2,2–3,7 70 1,9–2,2 3,0–6,0 5,7–7,2 6,0–10,4–.

Literatura O. F. Kabardin „Fizika. Referentni materijali". O. F. Kabardin “Fizika. Referentni materijali". A. A. Pinsky “Fizika. Udžbenik za 10. razred škole i odjeljenja sa dubljim proučavanjem fizike." A. A. Pinsky “Fizika. Udžbenik za 10. razred škole i odjeljenja sa dubljim proučavanjem fizike." G. Ya. Myakishev “Fizika. Časovi elektrodinamike". G. Ya. Myakishev “Fizika. Časovi elektrodinamike". Časopis "Kvant". Časopis "Kvant".

1. U nedostatku vanjskog polja, čestice su raspoređene unutar tvari na način da je električno polje koje stvaraju jednako nuli. 2. U prisustvu vanjskog polja dolazi do preraspodjele nabijenih čestica i nastaje vlastito električno polje tvari koje se sastoji od vanjskog E0 polja i unutrašnjeg E/ koje stvaraju nabijene čestice tvari? Koje materije se nazivaju provodnici? 3. Dirigenti -

• tvari s prisustvom slobodnih naboja koje sudjeluju u toplinskom kretanju i mogu se kretati po cijelom volumenu vodiča

• 4. U odsustvu spoljašnjeg polja u provodniku, „-” slobodno naelektrisanje se kompenzuje naelektrisanjem „+” jonske rešetke. U električnom polju se javlja preraspodjela besplatne naknade, zbog čega se na njegovoj površini pojavljuju nekompenzirani “+” i “-” naboji
• Ovaj proces se zove elektrostatička indukcija, a naelektrisanja koja se pojavljuju na površini provodnika su indukcijskih naboja.

• 8. U dielektricima (izolatorima) nema slobodnih električnih naboja. Sastoje se od neutralnih atoma ili molekula. Nabijene čestice u neutralnom atomu vezane su jedna za drugu i ne mogu se kretati pod utjecajem električnog polja kroz cijeli volumen dielektrika.

• voda, alkohol,
• dušikov oksid (4)

• inertni gasovi, kiseonik, vodonik, benzol, polietilen.

• A) Potencijalna energija naelektrisanja
• B) Kinetička energija naelektrisanja
• B) nula

• A) To su tvari u kojima se nabijene čestice ne mogu kretati pod utjecajem električnog polja.
• B) To su tvari u kojima se nabijene čestice mogu kretati pod utjecajem električnog polja.

• A) Ovo je pomicanje pozitivnih i negativnih vezanih naboja dielektrika u suprotnim smjerovima
• B) Ovo je pomicanje pozitivnih i negativnih vezanih naboja dielektrika u jednom smjeru
• B) Ovo je raspored pozitivnih i negativnih naelektrisanja dielektrika u sredini

• A) unutar provodnika
• B) Na njegovoj površini

• 8. Nepolarni dielektrici su dielektrici u kojima su centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja...

• A) Činjenica da je električno polje unutar provodnika maksimalno.
• B) na činjenici da unutar provodnika nema električnog polja

• A) Ovo je pozitivno nabijen sistem naelektrisanja
• B) Ovo je negativno nabijen sistem naelektrisanja
• B) Ovo je neutralan sistem naboja

Slajd 2

Provodnici i dielektrici u električnom polju Nabijene čestice koje se mogu slobodno kretati u električnom polju nazivaju se slobodnim nabojima, a tvari koje ih sadrže nazivaju se provodnicima. Provodnici su metali, tečni rastvori i rastopljeni elektroliti. Slobodni naboji u metalu su elektroni vanjskih omotača atoma koji su izgubili kontakt s njima. Ovi elektroni, nazvani slobodni elektroni, mogu se slobodno kretati kroz metalno tijelo u bilo kojem smjeru. U elektrostatičkim uslovima, tj. kada su električna naelektrisanja stacionarna, jačina električnog polja unutar provodnika je uvek nula. Zaista, ako pretpostavimo da unutar provodnika još uvijek postoji polje, tada će na slobodne naboje koji se nalaze u njemu djelovati električne sile proporcionalne jačini polja, te će se ti naboji početi kretati, što znači da će polje prestati biti elektrostatički. Dakle, unutar provodnika nema elektrostatičkog polja.

Slajd 3

Tvari koje nemaju slobodnog naboja nazivaju se dielektrici ili izolatori. Primjeri dielektrika uključuju razne plinove, neke tekućine (voda, benzin, alkohol, itd.), kao i mnoge čvrste tvari (staklo, porculan, pleksiglas, guma, itd.). Postoje dvije vrste dielektrika - polarni i nepolarni. U polarnom dielektričnom molekulu, pozitivni naboji su locirani pretežno u jednom dijelu ("+" pol), a negativni naboji smješteni su u drugom ("-" pol). U nepolarnom dielektriku, pozitivni i negativni naboji su jednako raspoređeni po molekuli. Električni dipolni moment je vektorska fizička veličina koja karakteriše električna svojstva sistema naelektrisanih čestica (distribucija naelektrisanja) u smislu polja koje stvara i uticaja spoljašnjih polja na njega. Najjednostavniji sistem naelektrisanja koji ima određeni (nezavisan od izbora porekla) dipolni moment različit od nule je dipol (čestice u dve tačke sa suprotnim naelektrisanjem iste veličine)

Slajd 4

Apsolutna vrijednost električnog dipolnog momenta dipola jednaka je proizvodu veličine pozitivnog naboja i udaljenosti između naboja i usmjerena je od negativnog na pozitivnog naboja, ili: gdje je q veličina naboja , l je vektor s početkom u negativnom naboju i krajem u pozitivnom. Za sistem od N čestica električni dipolni moment je: Jedinice sistema za mjerenje električnog dipolnog momenta nemaju poseban naziv. U SI to je jednostavno Kl·m. Električni dipolni moment molekula se obično mjeri u debajima: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

Slajd 5

Dielektrična polarizacija. Kada se dielektrik unese u vanjsko električno polje, u njemu dolazi do određene preraspodjele naboja koji čine atome ili molekule. Kao rezultat takve preraspodjele, na površini dielektričnog uzorka pojavljuju se višak nekompenziranih vezanih naboja. Sve nabijene čestice koje formiraju makroskopske vezane naboje su još uvijek dio njihovih atoma. Vezani naboji stvaraju električno polje koje je unutar dielektrika usmjereno suprotno vektoru jakosti vanjskog polja. Ovaj proces se naziva dielektrična polarizacija. Kao rezultat, ukupno električno polje unutar dielektrika ispada manje od vanjskog polja u apsolutnoj vrijednosti. Fizička veličina jednaka omjeru modula jakosti vanjskog električnog polja u vakuumu E0 i modula ukupne jakosti polja u homogenom dielektriku E naziva se dielektrična konstanta tvari:

Slajd 6

Postoji nekoliko mehanizama za polarizaciju dielektrika. Glavne su orijentacijska i deformacijska polarizacija. Orijentacijska ili dipolna polarizacija javlja se u slučaju polarnih dielektrika koji se sastoje od molekula u kojima se centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja ne poklapaju. Takvi molekuli su mikroskopski električni dipoli - neutralna kombinacija dvaju naboja, jednakih po veličini i suprotnog znaka, koji se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog. Na primjer, molekul vode, kao i molekuli niza drugih dielektrika (H2S, NO2, itd.) imaju dipolni moment. U nedostatku vanjskog električnog polja, osi molekularnih dipola su nasumično orijentirane zbog toplinskog kretanja, tako da je na površini dielektrika i u bilo kojem elementu volumena električni naboj u prosjeku nula. Kada se dielektrik unese u vanjsko polje, dolazi do djelomične orijentacije molekularnih dipola. Kao rezultat, nekompenzirani makroskopski vezani naboji se pojavljuju na površini dielektrika, stvarajući polje usmjereno prema vanjskom polju

Slajd 7

Polarizacija polarnih dielektrika jako ovisi o temperaturi, budući da toplinsko kretanje molekula igra ulogu dezorijentirajućeg faktora. Slika pokazuje da u vanjskom polju suprotno usmjerene sile djeluju na suprotne polove polarnog dielektričnog molekula, koji pokušavaju rotirati molekul duž vektora jačine polja.

Slajd 8

Mehanizam deformacije (ili elastičnosti) manifestuje se tokom polarizacije nepolarnih dielektrika, čiji molekuli nemaju dipolni moment u odsustvu spoljašnjeg polja. Prilikom elektronske polarizacije pod utjecajem električnog polja, elektroničke ljuske nepolarnih dielektrika se deformiraju - pozitivni naboji se pomiču u smjeru vektora, a negativni u suprotnom smjeru. Kao rezultat, svaki se molekul pretvara u električni dipol, čija je os usmjerena duž vanjskog polja. Nekompenzirani vezani naboji se pojavljuju na površini dielektrika, stvarajući vlastito polje usmjereno prema vanjskom polju. Tako nastaje polarizacija nepolarnog dielektrika. Primjer nepolarne molekule je molekul metana CH4. U ovoj molekuli, četverostruko jonizirani ugljikov ion C4– nalazi se u središtu pravilne piramide, na čijim vrhovima se nalaze ioni vodonika H+. Kada se primeni spoljašnje polje, ion ugljenika se pomera iz centra piramide, a molekula razvija dipolni moment proporcionalan spoljašnjem polju.

Slajd 9

U slučaju čvrstih kristalnih dielektrika uočava se vrsta deformacijske polarizacije - takozvana ionska polarizacija, u kojoj se ioni različitih predznaka koji čine kristalnu rešetku, kada se primjenjuje vanjsko polje, pomjeraju u suprotnim smjerovima, tj. zbog čega se na licu kristala pojavljuju vezani (nekompenzirani) naboji. Primjer takvog mehanizma je polarizacija kristala NaCl, u kojem ioni Na+ i Cl– formiraju dvije podrešetke ugniježđene jedna unutar druge. U odsustvu vanjskog polja, svaka jedinična ćelija NaCl kristala je električni neutralna i nema dipolni moment. U vanjskom električnom polju obje podrešetke su pomjerene u suprotnim smjerovima, odnosno kristal je polariziran.

Slajd 10

Slika pokazuje da vanjsko polje djeluje na molekulu nepolarnog dielektrika, pomičući suprotne naboje unutar njega u različitim smjerovima, zbog čega ovaj molekul postaje sličan molekuli polarnog dielektrika, orijentiran duž linija polja. Deformacija nepolarnih molekula pod utjecajem vanjskog električnog polja ne ovisi o njihovom toplinskom kretanju, stoga polarizacija nepolarnog dielektrika ne ovisi o temperaturi.

Slajd 11

Osnove pojasne teorije čvrstih tijela Teorija pojasa je jedan od glavnih odjeljaka kvantne teorije čvrstih tijela, koji opisuje kretanje elektrona u kristalima, i osnova je moderne teorije metala, poluvodiča i dielektrika. Energetski spektar elektrona u čvrstom stanju značajno se razlikuje od energetskog spektra slobodnih elektrona (koji je kontinuiran) ili spektra elektrona koji pripadaju pojedinačnim izolovanim atomima (diskretno sa određenim skupom dostupnih nivoa) - sastoji se od pojedinačnih dozvoljenih energetskih opsega razdvojeni pojasevima zabranjenih energija. Prema Bohrovim kvantnim mehaničkim postulatima, u izoliranom atomu energija elektrona može poprimiti strogo diskretne vrijednosti (elektron ima određenu energiju i nalazi se u jednoj od orbitala).

Slajd 12

U slučaju sistema od nekoliko atoma ujedinjenih hemijskom vezom, nivoi elektronske energije se dele u količini proporcionalnoj broju atoma. Mjera cijepanja određena je interakcijom elektronskih omotača atoma. Daljnjim povećanjem sistema na makroskopski nivo, broj nivoa postaje veoma velik, a razlika u energijama elektrona lociranih u susednim orbitalama je shodno tome vrlo mala – nivoi energije se dele na dva gotovo kontinuirana diskretna skupa – energija zone.

Slajd 13

Najviši od dozvoljenih energetskih pojasa u poluvodičima i dielektricima, u kojima su na temperaturi od 0 K sva energetska stanja zauzeta elektronima, naziva se valentni pojas, sljedeći je pojas provodljivosti. Na osnovu principa relativnog rasporeda ovih zona, sva čvrsta tela su podeljena u tri velike grupe: provodnici - materijali u kojima se provodni i valentni pojas preklapaju (nema energetskog jaza), formirajući jednu zonu koja se naziva provodni pojas (dakle , elektron se može slobodno kretati između njih, nakon što je primio bilo koju dozvoljeno nisku energiju); dielektrici - materijali u kojima se zone ne preklapaju i udaljenost između njih je veća od 3 eV (da bi se elektron prenio iz valentnog pojasa u pojas vodljivosti, potrebna je značajna energija, tako da dielektrici praktički ne provode struju); poluprovodnici - materijali u kojima se pojasevi ne preklapaju i razmak između njih (pojasni razmak) leži u rasponu od 0,1–3 eV (da bi se elektron prenio iz valentnog pojasa u pojas vodljivosti, potrebno je manje energije nego za dielektrik, pa su čisti poluprovodnici slabo vodljivi).

Slajd 14

Pojasni jaz (energetski jaz između valentnog i vodljivog pojasa) je ključna veličina u teoriji pojasa i određuje optička i električna svojstva materijala. Prijelaz elektrona iz valentnog u pojas provodljivosti naziva se proces stvaranja nosioca naboja (negativnog - elektrona i pozitivnog - rupe), a obrnuti prijelaz se naziva procesom rekombinacije.

Slajd 15

Poluprovodnici su supstance čiji je pojas u opsegu veličine nekoliko elektron volti (eV). Na primjer, dijamant se može klasificirati kao poluvodič širokog razmaka, a indijum arsenid se može klasificirati kao poluvodič uskog razmaka. Poluprovodnici uključuju mnoge hemijske elemente (germanijum, silicijum, selen, telur, arsen i drugi), veliki broj legura i hemijskih jedinjenja (galijum arsenid itd.). Najčešći poluprovodnik u prirodi je silicijum, koji čini skoro 30% zemljine kore. Poluvodič je materijal koji po svojoj specifičnoj vodljivosti zauzima srednju poziciju između vodiča i dielektrika i razlikuje se od provodnika po jakoj zavisnosti specifične provodljivosti o koncentraciji nečistoća, temperaturi i izloženosti različitim vrstama zračenja. Glavno svojstvo poluvodiča je povećanje električne provodljivosti s povećanjem temperature.

Slajd 16

Poluprovodnike karakterišu i svojstva provodnika i dielektrika. U poluvodičkim kristalima, elektronima je potrebno oko 1-2 10-19 J (približno 1 eV) energije da bi se oslobodili iz atoma naspram 7-10 10-19 J (približno 5 eV) za dielektrike, što karakteriše glavnu razliku između poluprovodnika i dielektrika. Ova energija se u njima pojavljuje kako temperatura raste (na primjer, na sobnoj temperaturi energetski nivo toplotnog kretanja atoma je 0,4·10−19 J), a pojedinačni elektroni primaju energiju da bi se odvojili od jezgra. Oni napuštaju svoja jezgra, formirajući slobodne elektrone i rupe. S povećanjem temperature povećava se broj slobodnih elektrona i rupa, pa se u poluvodiču koji ne sadrži nečistoće električna otpornost smanjuje. Uobičajeno, elementi sa energijom vezivanja elektrona manjom od 2-3 eV smatraju se poluvodičima. Mehanizam provodljivosti elektron-rupa manifestira se u prirodnim (to jest, bez nečistoća) poluvodičima. Zove se intrinzična električna provodljivost poluvodiča.

Slajd 17

Vjerovatnoća prijelaza elektrona iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti je proporcionalna (-Eg/kT), gdje je Eg pojas. Pri velikoj vrijednosti Eg (2-3 eV), ova vjerovatnoća se ispostavlja vrlo malom. Dakle, podjela tvari na metale i nemetale ima sasvim određenu osnovu. Nasuprot tome, podjela nemetala na poluvodiče i dielektrike nema takvu osnovu i čisto je uslovna.

Slajd 18

Intrinzična i nečistoća provodljivost Poluprovodnici u kojima se pojavljuju slobodni elektroni i „rupe“ tokom jonizacije atoma od kojih je izgrađen ceo kristal nazivaju se poluprovodnici sa intrinzičnom provodljivošću. U poluvodičima sa intrinzičnom provodljivošću, koncentracija slobodnih elektrona jednaka je koncentraciji „rupa“. Provodljivost nečistoća Kristali sa provodljivošću nečistoća često se koriste za stvaranje poluvodičkih uređaja. Takvi kristali nastaju unošenjem nečistoća s atomima petovalentnog ili trovalentnog hemijskog elementa

Slajd 19

Elektronski poluprovodnici (n-tip) Termin "n-tip" dolazi od riječi "negativan", što se odnosi na negativni naboj većine nosilaca. Nečistoća petovalentnog poluprovodnika (na primjer, arsena) dodaje se četverovalentnom poluvodiču (na primjer, silicijum). Tokom interakcije, svaki atom nečistoće ulazi u kovalentnu vezu sa atomima silicijuma. Međutim, u zasićenim valentnim vezama nema mjesta za peti elektron atoma arsena, on se raskida i oslobađa. U ovom slučaju prijenos naboja vrši elektron, a ne rupa, odnosno ovaj tip poluvodiča provodi električnu struju poput metala. Nečistoće koje se dodaju poluvodičima, uzrokujući da oni postanu poluvodiči n-tipa, nazivaju se donorskim nečistoćama.

Slajd 20

Poluprovodnici sa rupama (p-tip) Termin „p-tip” potiče od reči „pozitivan”, što označava pozitivno naelektrisanje većine nosilaca. Ovaj tip poluprovodnika, pored nečistoće baze, karakteriše i priroda provodljivosti rupa. Mala količina atoma trovalentnog elementa (kao što je indij) se dodaje u tetravalentni poluvodič (kao što je silicijum). Svaki atom nečistoće uspostavlja kovalentnu vezu sa tri susjedna atoma silicija. Da bi uspostavio vezu s četvrtim atomom silicija, atom indija nema valentni elektron, pa grabi valentni elektron iz kovalentne veze između susjednih atoma silicija i postaje negativno nabijen ion, što rezultira stvaranjem rupe. Nečistoće koje se dodaju u ovom slučaju nazivaju se akceptorske nečistoće.

Slajd 21

Slajd 22

Fizička svojstva poluprovodnika su najviše proučavana u poređenju sa metalima i dielektricima. U velikoj mjeri, to je olakšano velikim brojem efekata koji se ne mogu uočiti ni u jednoj ni u drugoj tvari, prvenstveno vezano za strukturu pojasne strukture poluvodiča i prisutnost prilično uskog pojasa. Poluprovodnička jedinjenja se dele na nekoliko tipova: jednostavni poluprovodnički materijali – sami hemijski elementi: bor B, ugljenik C, germanijum Ge, silicijum Si, selen Se, sumpor S, antimon Sb, telur Te i jod I. Germanijum, silicijum i selen. Ostali se najčešće koriste kao dodaci ili kao komponente složenih poluvodičkih materijala. Grupa složenih poluvodičkih materijala uključuje hemijska jedinjenja koja imaju poluprovodnička svojstva i uključuju dva, tri ili više hemijskih elemenata. Naravno, glavni poticaj za proučavanje poluvodiča je proizvodnja poluvodičkih uređaja i integriranih kola.

Slajd 23

Hvala vam na pažnji!

Pogledajte sve slajdove