Presentasi dengan topik "konduktor dan dielektrik". Presentasi dengan topik "konduktor dan dielektrik" Dielektrik melemahkan medan listrik luar

• Apa itu medan listrik?
• Sebutkan sifat-sifat utama medan elektrostatis.
• Apa yang menghasilkan medan listrik?
• Kuat medan listrik disebut?
• Medan listrik apa yang disebut seragam?
• Bagaimana cara memperoleh medan listrik yang seragam?
• Bagaimana arah garis-garis gaya medan listrik seragam?
• Bagaimana cara menghitung kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan titik?

Konduktor dan dielektrik dalam medan elektrostatis

Garis besar perkuliahan:

• 1. Konduktor dan dielektrik.
• 2. Konduktor dalam medan elektrostatis.
• 3. Dielektrik dalam medan elektrostatis.

Dua jenis dielektrik.

• 4. Konstanta dielektrik.

Struktur logam

Elektron terakhir tertarik lemah ke inti karena:

• jauh dari inti
• 10 elektron menolak elektron kesebelas

elektron terakhir meninggalkan inti dan menjadi bebas

zat berdasarkan konduktivitas

konduktor

• konduktor

dielektrik

Ini adalah zat yang tidak menghantarkan listrik

tidak ada biaya gratis

ini adalah zat yang menghantarkan arus listrik

ada biaya gratis

Struktur logam

Struktur logam

E intern

E eksternal= E intern

Konduktor logam dalam medan elektrostatis

E eksternal= E intern

E umumnya =0

KESIMPULAN:

Tidak ada medan listrik di dalam konduktor.

Seluruh muatan statis suatu konduktor terkonsentrasi pada permukaannya.

Struktur dielektrik

struktur molekul garam

dipol listrik -

kumpulan dua muatan titik yang sama besarnya dan berlawanan tanda.

Struktur dielektrik polar

Dielektrik dalam medan listrik

E intern E luar .

E ext.

E intern

KESIMPULAN:

DIELEKTRIK MElemahkan MEDAN LISTRIK EKSTERNAL

Galimurza S.A.

Konstanta dielektrik medium

Kekuatan medan listrik dalam ruang hampa

Kuat medan listrik pada dielektrik

Konstanta dielektrik medium

E HAI

Ke direktori:

• Hukum Coulomb:
• Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan titik:

Q 1 Q 2

R

2

Q

R

2

Apa itu gelombang mikro?

Oven microwave rumah tangga menggunakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 2450 MHz - gelombang mikro.

Dalam gelombang mikro seperti itu, medan listrik 2 · 2 450 000 000 mengubah arahnya satu kali per detik.

Gelombang mikro: frekuensi gelombang mikro 2450MHz

Bagaimana cara gelombang mikro memanaskan makanan?

Pemanasan produk terjadi karena dua mekanisme fisik:

1. memanaskan lapisan permukaan dengan gelombang mikro

2. penetrasi panas selanjutnya ke dalam produk karena konduktivitas termal.

perangkat

kekuatan,

frekuensi,

gelombang mikro

telepon genggam

GSM kelas 4

telepon genggam

Geser presentasi

Teks slide: Konduktor dan dielektrik dalam medan elektrostatik Artem Mezhetsky 10 “B” Dilakukan oleh: Institusi pendidikan kota “Sekolah menengah No. 30 kota Belovo” Kepala: Popova Irina Aleksandrovna Belovo 2011

Teks slide: Rencana: 1. Konduktor dan dielektrik. 2. Konduktor dalam medan elektrostatis. 3. Dielektrik dalam medan elektrostatis. Dua jenis dielektrik. 4. Konstanta dielektrik.

Teks slide: zat menurut penghantarnya adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik, terdapat muatan bebas Dielektrik adalah zat yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, tidak ada muatan bebas

Teks slide: Struktur logam + + + + + + + + + - - - - - - - - -

Teks slide: Konduktor logam dalam medan elektrostatik + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + Ev. Bahkan. Even.= Even. -

Teks slide: Konduktor logam dalam medan elektrostatik E eksternal = E internal. Total=0 OUTPUT: Tidak ada medan listrik di dalam konduktor. Seluruh muatan statis suatu konduktor terkonsentrasi pada permukaannya.

Teks slide: Struktur dielektrik, struktur molekul garam meja NaCl, dipol listrik - kombinasi dua muatan titik, yang besarnya sama dan tandanya berlawanan. NaCl - - - - - - - - + - + -

Teks slide: Jenis-jenis dielektrik Polar Terdiri dari molekul-molekul yang pusat distribusi muatan positif dan negatifnya tidak bertepatan; garam meja, alkohol, air, dll. Non-polar Terdiri dari molekul-molekul yang pusat distribusi muatan positif dan negatifnya biaya tidak bertepatan. gas inert, O2, H2, benzena, polietilen, dll.

Teks slide: Struktur dielektrik polar + - + - + - + - + - + -

Geser nomor 10

Teks slide: Dielektrik dalam medan listrik + - + + + + + + - E ext. E dalaman + - + - + - + - E bagian dalam.< Е внеш. ВЫВОД: ДИЭЛЕКТРИК ОСЛАБЛЯЕТ ВНЕШНЕЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Geser nomor 11

Teks slide: Konstanta dielektrik medium - ciri-ciri sifat listrik dielektrik E Eo - kuat medan listrik dalam ruang hampa - kuat medan listrik dalam dielektrik - konstanta dielektrik medium = Eo E

Geser nomor 12

Teks slide: Konstanta dielektrik zat zat Konstanta dielektrik medium air 81 minyak tanah 2,1 minyak 2,5 parafin 2,1 mika 6 gelas 7

Geser nomor 13

Teks slide: Hukum Coulomb: Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan titik: q1 q2 r 2 q r 2

Geser nomor 14

Teks slide: Tugas

Geser nomor 15

Teks slide: Memecahkan masalah

Geser nomor 16

Teks slide: Pemecahan masalah

Geser nomor 17

Teks slide: Pemecahan masalah

Geser nomor 18

Teks slide: Tes No. 1: Sebuah benda bermuatan positif didekatkan ke tiga pelat A, B, C yang bersentuhan. Pelat B, C adalah konduktor, dan A adalah dielektrik. Berapakah muatan yang terdapat pada pelat setelah pelat B terlepas seluruhnya? Pilihan jawaban

Geser nomor 19

Teks slide: No. 2: Sebuah bola logam bermuatan dicelupkan secara berurutan ke dalam dua cairan dielektrik (1< 2). Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает зависимость потенциала поля от расстояния, отсчитываемого от центра шара?

Geser nomor 20

Teks slide: No. 3: Ketika ruang antara pelat kapasitor datar terisi penuh dengan dielektrik, kuat medan di dalam kapasitor berubah 9 kali lipat. Berapa kali kapasitansi kapasitor berubah? A) Meningkat 3 kali lipat. B) Menurun 3 kali lipat. C) Meningkat 9 kali lipat. D) Menurun 9 kali lipat. E) Tidak berubah.

Geser nomor 21

Teks slide: No. 4: Sebuah muatan positif ditempatkan di tengah bola logam tak bermuatan berdinding tebal. Manakah dari gambar berikut yang sesuai dengan pola distribusi garis medan elektrostatis?

Geser nomor 22

Teks slide: No. 5: Manakah dari gambar berikut yang sesuai dengan distribusi garis medan untuk muatan positif dan bidang logam yang dibumikan?

Geser nomor 23

Teks slide: Referensi Kasyanov, V.A. Fisika, kelas 10 [Teks]: buku teks untuk sekolah menengah / V.A. Kasyanov. – LLC “Drofa”, 2004. – 116 hal. 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. "Fisika. kelas 10”, “Pencerahan”, 2007

Geser nomor 24

Teks slide: Semuanya =)

Pada permukaan bola, kerucut memotong area bola kecil yang dianggap datar. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, atau Kerucut-kerucut tersebut sebangun satu sama lain, karena sudut-sudut pada titik puncaknya sama besar. Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa luas alasnya masing-masing berhubungan sebagai kuadrat jarak dari titik A ke lokasi dan. Dengan demikian,

Permukaan ekuipotensial Perkiraan permukaan ekuipotensial untuk momen eksitasi jantung tertentu ditunjukkan pada gambar. Dalam medan listrik, permukaan benda penghantar dalam bentuk apa pun merupakan permukaan ekuipotensial. Garis putus-putus menunjukkan permukaan ekuipotensial, angka di sebelahnya menunjukkan nilai potensial dalam milivolt.

Konstanta dielektrik suatu zat Zat ε ε Gas dan uap air Nitrogen Hidrogen Udara Vakum Uap air (pada t=100 ºС) Helium Oksigen Karbon dioksida Cairan Nitrogen cair (pada t= –198.4 ºС) Bensin Air Hidrogen cair (pada t= –252, 9 ºС) Helium cair (pada t= –269 ºC) Gliserin 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Oksigen cair (pada t= –192,4 ºС) Minyak transformator Alkohol Eter Padatan Kertas berlapis berlian Es kayu kering (pada t= – 10 ºС) Karet Parafin Kaca Mika Titanium barium Porselen 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 6,0–10,4–6,8 2,8

Sastra O. F. Kabardin “Fisika. Bahan referensi". O. F. Kabardin “Fisika. Bahan referensi". A. A. Pinsky “Fisika. Buku teks untuk sekolah kelas 10 dan kelas dengan studi fisika yang mendalam." A. A. Pinsky “Fisika. Buku teks untuk sekolah kelas 10 dan kelas dengan studi fisika yang mendalam." G.Ya.Myakishev “Fisika. kelas elektrodinamika". G.Ya.Myakishev “Fisika. kelas elektrodinamika". Majalah "Kvant". Majalah "Kvant".

1. Dengan tidak adanya medan luar, partikel-partikel didistribusikan di dalam suatu zat sedemikian rupa sehingga medan listrik yang dihasilkannya sama dengan nol. 2. Dengan adanya medan luar, terjadi redistribusi partikel bermuatan, dan timbul medan listrik sendiri pada suatu zat, yang terdiri dari medan E0 luar dan E/ internal yang diciptakan oleh partikel bermuatan zat tersebut? Zat apa yang disebut konduktor? 3. Konduktor -

• zat dengan adanya muatan bebas yang ikut serta dalam pergerakan termal dan dapat bergerak ke seluruh volume konduktor

• 4. Dengan tidak adanya medan luar pada konduktor, muatan bebas “-” dikompensasi oleh muatan “+” dari kisi ionik. Di dalam medan listrik, terjadi redistribusi biaya gratis, akibatnya muatan “+” dan “-” yang tidak terkompensasi muncul di permukaannya
• Proses ini disebut induksi elektrostatik, dan muatan yang muncul pada permukaan konduktor adalah biaya induksi.

• 8. Tidak ada muatan listrik bebas pada dielektrik (isolator). Mereka terdiri dari atom atau molekul netral. Partikel bermuatan dalam atom netral terikat satu sama lain dan tidak dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik di seluruh volume dielektrik.

• Air, alkohol,
• oksida nitrat (4)

• gas inert, oksigen, hidrogen, benzena, polietilen.

• A) Energi potensial muatan
• B) Energi kinetik muatan
• B) nol

• A) Ini adalah zat yang partikel bermuatannya tidak dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik.
• B) Ini adalah zat yang partikel bermuatannya dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik.

• A) Ini adalah perpindahan muatan terikat positif dan negatif dielektrik dalam arah yang berlawanan
• B) Ini adalah perpindahan muatan terikat positif dan negatif dielektrik dalam satu arah
• B) Ini adalah susunan muatan positif dan negatif dielektrik di tengahnya

• A) di dalam konduktor
• B) Di permukaannya

• 8. Dielektrik nonpolar adalah dielektrik yang pusat distribusi muatan positif dan negatifnya...

• A) Fakta bahwa medan listrik di dalam konduktor adalah maksimum.
• B) pada kenyataan bahwa tidak ada medan listrik di dalam konduktor

• A) Ini adalah sistem muatan positif
• B) Ini adalah sistem muatan negatif
• B) Ini adalah sistem muatan netral

Geser 2

Konduktor dan Dielektrik dalam Medan Listrik Partikel bermuatan yang dapat bergerak bebas dalam medan listrik disebut muatan bebas, dan zat yang mengandungnya disebut konduktor. Konduktor adalah logam, larutan cair, dan elektrolit cair. Muatan bebas dalam logam adalah elektron pada kulit terluar atom yang kehilangan kontak dengannya. Elektron ini, yang disebut elektron bebas, dapat bergerak bebas melalui badan logam ke segala arah. Dalam kondisi elektrostatik, yaitu ketika muatan listrik tidak bergerak, kuat medan listrik di dalam konduktor selalu nol. Memang jika kita berasumsi masih ada medan di dalam penghantar, maka muatan bebas yang berada di dalamnya akan dikenai gaya listrik yang sebanding dengan kuat medan, dan muatan tersebut akan mulai bergerak, yang berarti medan tersebut akan berhenti. menjadi elektrostatis. Jadi, tidak ada medan elektrostatis di dalam konduktor.

Geser 3

Zat yang tidak mempunyai muatan bebas disebut dielektrik atau isolator. Contoh dielektrik meliputi berbagai gas, beberapa cairan (air, bensin, alkohol, dll.), serta banyak padatan (kaca, porselen, kaca plexiglass, karet, dll.). Ada dua jenis dielektrik - polar dan non-polar. Dalam molekul dielektrik polar, muatan positif sebagian besar terletak di satu bagian (kutub “+”), dan muatan negatif terletak di bagian lain (kutub “-”). Dalam dielektrik non-polar, muatan positif dan negatif terdistribusi secara merata ke seluruh molekul. Momen dipol listrik adalah besaran fisis vektor yang mencirikan sifat kelistrikan suatu sistem partikel bermuatan (distribusi muatan) dalam arti medan yang ditimbulkannya dan pengaruh medan luar terhadapnya. Sistem muatan paling sederhana yang mempunyai momen dipol bukan nol tertentu (tidak tergantung pada pilihan titik asal) adalah dipol (dua partikel titik dengan muatan berlawanan yang berukuran sama)

Geser 4

Nilai mutlak momen dipol listrik suatu dipol sama dengan hasil kali besar muatan positif dan jarak antar muatan dan diarahkan dari muatan negatif ke muatan positif, atau: dimana q adalah besar muatan , l adalah vektor yang awalnya bermuatan negatif dan berakhir positif. Untuk sistem yang terdiri dari N partikel, momen dipol listrik adalah: Satuan sistem untuk mengukur momen dipol listrik tidak mempunyai nama khusus. Dalam SI sederhananya Kl·m. Momen dipol listrik suatu molekul biasanya diukur dalam satuan debye: 1 D = 3,33564·10−30 C·m.

Geser 5

Polarisasi dielektrik. Ketika dielektrik dimasukkan ke dalam medan listrik eksternal, terjadi redistribusi muatan tertentu yang membentuk atom atau molekul di dalamnya. Sebagai hasil dari redistribusi tersebut, kelebihan muatan terikat yang tidak terkompensasi muncul pada permukaan sampel dielektrik. Semua partikel bermuatan yang membentuk muatan terikat makroskopis masih merupakan bagian dari atomnya. Muatan terikat menciptakan medan listrik, yang di dalam dielektrik diarahkan berlawanan dengan vektor kuat medan luar. Proses ini disebut polarisasi dielektrik. Akibatnya, medan listrik total di dalam dielektrik ternyata lebih kecil dari medan luar dalam nilai absolut. Besaran fisis yang sama dengan perbandingan modulus kuat medan listrik luar dalam ruang hampa E0 dengan modulus kuat medan total dalam dielektrik homogen E disebut konstanta dielektrik zat:

Geser 6

Ada beberapa mekanisme polarisasi dielektrik. Yang utama adalah polarisasi orientasi dan deformasi. Polarisasi orientasi atau dipol terjadi dalam kasus dielektrik polar yang terdiri dari molekul-molekul yang pusat distribusi muatan positif dan negatifnya tidak bertepatan. Molekul tersebut adalah dipol listrik mikroskopis - kombinasi netral dari dua muatan, yang besarnya sama dan berlawanan tanda, terletak pada jarak tertentu satu sama lain. Misalnya, molekul air, serta molekul sejumlah dielektrik lainnya (H2S, NO2, dll.) memiliki momen dipol. Dengan tidak adanya medan listrik eksternal, sumbu dipol molekul berorientasi secara acak karena gerakan termal, sehingga pada permukaan dielektrik dan pada setiap elemen volume, muatan listrik rata-rata nol. Ketika dielektrik dimasukkan ke dalam medan luar, terjadi orientasi parsial dipol molekul. Akibatnya, muatan terikat makroskopis yang tidak terkompensasi muncul di permukaan dielektrik, menciptakan medan yang diarahkan ke medan luar.

Geser 7

Polarisasi dielektrik polar sangat bergantung pada suhu, karena pergerakan termal molekul berperan sebagai faktor disorientasi. Gambar tersebut menunjukkan bahwa dalam medan luar, gaya yang berlawanan arah bekerja pada kutub berlawanan dari molekul dielektrik polar, yang mencoba memutar molekul sepanjang vektor kuat medan.

Geser 8

Mekanisme deformasi (atau elastis) memanifestasikan dirinya dalam polarisasi dielektrik nonpolar, yang molekulnya tidak memiliki momen dipol tanpa adanya medan eksternal. Selama polarisasi elektronik di bawah pengaruh medan listrik, kulit elektronik dielektrik non-polar berubah bentuk - muatan positif dipindahkan ke arah vektor dan muatan negatif ke arah yang berlawanan. Akibatnya, setiap molekul berubah menjadi dipol listrik, yang sumbunya diarahkan sepanjang medan luar. Muatan terikat tak terkompensasi muncul di permukaan dielektrik, menciptakan medannya sendiri yang diarahkan ke medan luar. Ini adalah bagaimana polarisasi dielektrik non-polar terjadi. Contoh molekul non-polar adalah molekul metana CH4. Dalam molekul ini, ion karbon terionisasi empat kali lipat C4– terletak di tengah piramida beraturan, di puncaknya terdapat ion hidrogen H+. Ketika medan luar diterapkan, ion karbon dipindahkan dari pusat piramida, dan molekul mengembangkan momen dipol yang sebanding dengan medan luar.

Geser 9

Dalam kasus dielektrik kristal padat, sejenis polarisasi deformasi diamati - yang disebut polarisasi ionik, di mana ion-ion dengan tanda berbeda yang membentuk kisi kristal, ketika medan eksternal diterapkan, dipindahkan ke arah yang berlawanan, seperti akibatnya muatan terikat (tidak terkompensasi) muncul pada permukaan kristal. Contoh dari mekanisme tersebut adalah polarisasi kristal NaCl, di mana ion Na+ dan Cl– membentuk dua subkisi yang bersarang di dalam satu sama lain. Dengan tidak adanya medan eksternal, setiap sel satuan kristal NaCl bersifat netral secara listrik dan tidak memiliki momen dipol. Dalam medan listrik eksternal, kedua subkisi dipindahkan ke arah yang berlawanan, yaitu kristal terpolarisasi.

Geser 10

Gambar tersebut menunjukkan bahwa medan luar bekerja pada molekul dielektrik non-polar, menggerakkan muatan berlawanan di dalamnya ke arah yang berbeda, akibatnya molekul ini menjadi mirip dengan molekul dielektrik polar, yang berorientasi sepanjang garis medan. Deformasi molekul non-polar di bawah pengaruh medan listrik eksternal tidak bergantung pada gerakan termalnya, oleh karena itu polarisasi dielektrik non-polar tidak bergantung pada suhu.

Geser 11

Dasar-dasar teori pita padatan Teori pita adalah salah satu bagian utama teori kuantum padatan, yang menjelaskan pergerakan elektron dalam kristal, dan merupakan dasar teori modern tentang logam, semikonduktor, dan dielektrik. Spektrum energi elektron dalam padatan berbeda secara signifikan dari spektrum energi elektron bebas (yang kontinu) atau spektrum elektron milik atom terisolasi (diskrit dengan serangkaian tingkat tertentu yang tersedia) - spektrum ini terdiri dari pita energi individual yang diperbolehkan dipisahkan oleh pita energi terlarang. Menurut postulat mekanika kuantum Bohr, dalam atom yang terisolasi, energi elektron dapat mengambil nilai yang sangat diskrit (elektron memiliki energi tertentu dan terletak di salah satu orbital).

Geser 12

Dalam kasus sistem yang terdiri dari beberapa atom yang disatukan melalui ikatan kimia, tingkat energi elektronik terbagi dalam jumlah yang sebanding dengan jumlah atom. Besarnya pembelahan ditentukan oleh interaksi kulit elektron atom. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam sistem ke tingkat makroskopis, jumlah tingkat menjadi sangat besar, dan perbedaan energi elektron yang terletak di orbital tetangga juga sangat kecil - tingkat energi dipecah menjadi dua himpunan diskrit yang hampir kontinu - energi zona.

Geser 13

Pita energi tertinggi yang diperbolehkan pada semikonduktor dan dielektrik, yang pada suhu 0 K semua keadaan energi ditempati oleh elektron, disebut pita valensi, berikutnya adalah pita konduksi. Berdasarkan prinsip susunan relatif zona-zona ini, semua padatan dibagi menjadi tiga kelompok besar: konduktor - bahan yang pita konduksi dan pita valensinya tumpang tindih (tidak ada celah energi), membentuk satu zona yang disebut pita konduksi (jadi , elektron dapat bergerak bebas di antara keduanya, setelah menerima energi yang sangat rendah); dielektrik - bahan yang zonanya tidak tumpang tindih dan jarak antara keduanya lebih dari 3 eV (untuk mentransfer elektron dari pita valensi ke pita konduksi, diperlukan energi yang signifikan, sehingga dielektrik praktis tidak menghantarkan arus); semikonduktor - bahan yang pitanya tidak tumpang tindih dan jarak antara keduanya (celah pita) terletak pada kisaran 0,1–3 eV (untuk mentransfer elektron dari pita valensi ke pita konduksi, energi yang diperlukan lebih sedikit daripada untuk dielektrik, oleh karena itu semikonduktor murni bersifat konduktif lemah).

Geser 14

Celah pita (celah energi antara pita valensi dan pita konduksi) merupakan besaran kunci dalam teori pita dan menentukan sifat optik dan listrik suatu material. Transisi elektron dari pita valensi ke pita konduksi disebut proses pembangkitan pembawa muatan (elektron negatif, dan lubang positif), dan transisi sebaliknya disebut proses rekombinasi.

Geser 15

Semikonduktor adalah zat yang celah pitanya berada pada urutan beberapa elektron volt (eV). Misalnya, intan dapat diklasifikasikan sebagai semikonduktor celah lebar, dan indium arsenida dapat diklasifikasikan sebagai semikonduktor celah sempit. Semikonduktor mencakup banyak unsur kimia (germanium, silikon, selenium, telurium, arsenik, dan lainnya), sejumlah besar paduan dan senyawa kimia (gallium arsenida, dll.). Semikonduktor yang paling umum di alam adalah silikon, yang menyusun hampir 30% kerak bumi. Semikonduktor adalah bahan yang, dalam hal konduktivitas spesifiknya, menempati posisi perantara antara konduktor dan dielektrik dan berbeda dari konduktor dalam ketergantungan yang kuat dari konduktivitas spesifik pada konsentrasi pengotor, suhu dan paparan berbagai jenis radiasi. Sifat utama semikonduktor adalah peningkatan konduktivitas listrik dengan meningkatnya suhu.

Geser 16

Semikonduktor dicirikan oleh sifat konduktor dan dielektrik. Dalam kristal semikonduktor, elektron memerlukan energi sekitar 1-2 · 10−19 J (kira-kira 1 eV) untuk dilepaskan dari atom dibandingkan 7-10 · 10−19 J (kira-kira 5 eV) untuk dielektrik, yang menjadi ciri perbedaan utama antara semikonduktor dan dielektrik. Energi ini muncul ketika suhu meningkat (misalnya, pada suhu kamar, tingkat energi gerak termal atom adalah 0,4·10−19 J), dan masing-masing elektron menerima energi untuk dipisahkan dari inti. Mereka meninggalkan intinya, membentuk elektron dan lubang bebas. Dengan meningkatnya suhu maka jumlah elektron bebas dan hole bertambah, oleh karena itu pada semikonduktor yang tidak mengandung pengotor maka resistivitas listriknya menurun. Secara konvensional, unsur dengan energi pengikat elektron kurang dari 2-3 eV dianggap semikonduktor. Mekanisme konduktivitas lubang elektron memanifestasikan dirinya dalam semikonduktor asli (yaitu, tanpa pengotor). Ini disebut konduktivitas listrik intrinsik semikonduktor.

Geser 17

Peluang transisi elektron dari pita valensi ke pita konduksi sebanding dengan (-Eg/kT), dimana Eg adalah celah pita. Pada nilai Eg yang besar (2-3 eV), probabilitas ini menjadi sangat kecil. Dengan demikian, pembagian zat menjadi logam dan nonlogam mempunyai dasar yang sangat pasti. Sebaliknya, pembagian nonlogam menjadi semikonduktor dan dielektrik tidak memiliki dasar seperti itu dan murni bersyarat.

Geser 18

Konduktivitas intrinsik dan pengotor Semikonduktor di mana elektron bebas dan “lubang” muncul selama ionisasi atom yang membentuk seluruh kristal disebut semikonduktor dengan konduktivitas intrinsik. Dalam semikonduktor dengan konduktivitas intrinsik, konsentrasi elektron bebas sama dengan konsentrasi “lubang”. Konduktivitas pengotor Kristal dengan konduktivitas pengotor sering digunakan untuk membuat perangkat semikonduktor. Kristal semacam itu dibuat dengan memasukkan pengotor dengan atom unsur kimia pentavalen atau trivalen

Geser 19

Semikonduktor elektronik (tipe-n) Istilah "tipe-n" berasal dari kata "negatif", yang mengacu pada muatan negatif pembawa mayoritas. Pengotor semikonduktor pentavalen (misalnya arsenik) ditambahkan ke semikonduktor tetravalen (misalnya silikon). Selama interaksi, setiap atom pengotor berikatan kovalen dengan atom silikon. Namun, elektron kelima atom arsenik tidak memiliki tempat dalam ikatan valensi jenuh, sehingga elektron tersebut putus dan menjadi bebas. Dalam hal ini perpindahan muatan dilakukan oleh elektron, bukan lubang, yaitu semikonduktor jenis ini menghantarkan arus listrik seperti logam. Pengotor yang ditambahkan ke semikonduktor, menyebabkannya menjadi semikonduktor tipe-n, disebut pengotor donor.

Geser 20

Semikonduktor lubang (tipe-p) Istilah “tipe-p” berasal dari kata “positif”, yang berarti muatan positif pembawa mayoritas. Semikonduktor jenis ini, selain basis pengotor, dicirikan oleh sifat konduktivitas lubang. Sejumlah kecil atom unsur trivalen (seperti indium) ditambahkan ke semikonduktor tetravalen (seperti silikon). Setiap atom pengotor membentuk ikatan kovalen dengan tiga atom silikon tetangga. Untuk menjalin ikatan dengan atom silikon keempat, atom indium tidak memiliki elektron valensi, sehingga mengambil elektron valensi dari ikatan kovalen antara atom silikon tetangga dan menjadi ion bermuatan negatif, sehingga terbentuk lubang. Pengotor yang ditambahkan dalam hal ini disebut pengotor akseptor.

Geser 21

Geser 22

Sifat fisik semikonduktor paling banyak dipelajari dibandingkan dengan logam dan dielektrik. Hal ini sebagian besar difasilitasi oleh sejumlah besar efek yang tidak dapat diamati pada zat tertentu, terutama terkait dengan struktur struktur pita semikonduktor dan adanya celah pita yang cukup sempit. Senyawa semikonduktor dibagi menjadi beberapa jenis: bahan semikonduktor sederhana - unsur kimianya sendiri: boron B, karbon C, germanium Ge, silikon Si, selenium Se, sulfur S, antimon Sb, telurium Te dan yodium I. Germanium, silikon dan selenium. Sisanya paling sering digunakan sebagai dopan atau sebagai komponen bahan semikonduktor kompleks. Kelompok bahan semikonduktor kompleks mencakup senyawa kimia yang mempunyai sifat semikonduktor dan mencakup dua, tiga atau lebih unsur kimia. Tentu saja, insentif utama untuk mempelajari semikonduktor adalah produksi perangkat semikonduktor dan sirkuit terpadu.

Geser 23

Terima kasih atas perhatian Anda!

Lihat semua slide