Apresentação sobre o tema “condutores e dielétricos”. Apresentação sobre o tema "condutores e dielétricos" Um dielétrico enfraquece um campo elétrico externo

• O que é um campo elétrico?
• Cite as principais propriedades do campo eletrostático.
• O que gera o campo elétrico?
• Como é chamada a intensidade do campo elétrico?
• Qual campo elétrico é chamado de uniforme?
• Como pode ser obtido um campo elétrico uniforme?
• Como são direcionadas as linhas de força de um campo elétrico uniforme?
• Como calcular a intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual?

Condutores e dielétricos em um campo eletrostático

Esboço da palestra:

• 1. Condutores e dielétricos.
• 2. Condutores em campo eletrostático.
• 3. Dielétricos em campo eletrostático.

Dois tipos de dielétricos.

• 4.Constante dielétrica.

Estrutura dos metais

O último elétron é fracamente atraído para o núcleo porque:

• longe do núcleo
• 10 elétrons repelem o décimo primeiro

o último elétron sai do núcleo e fica livre

substâncias por condutividade

condutores

• condutores

dielétricos

São substâncias que não conduzem eletricidade

sem cobranças gratuitas

são substâncias que conduzem corrente elétrica

há cobranças gratuitas

Estrutura dos metais

Estrutura dos metais

E interno

E externo = E interno

Condutor metálico em campo eletrostático

E externo = E interno

E geralmente =0

CONCLUSÃO:

Não há campo elétrico dentro do condutor.

Toda a carga estática de um condutor está concentrada em sua superfície.

Estrutura dielétrica

estrutura da molécula de sal

dipolo elétrico -

um conjunto de duas cargas pontuais, iguais em módulo e de sinais opostos.

A estrutura de um dielétrico polar

Dielétrico em um campo elétrico

E interno E externo .

E ramal.

E interno

CONCLUSÃO:

DIELÉTRICO ENFRAQUECE O CAMPO ELÉTRICO EXTERNO

Galimurza S.A.

Constante dielétrica do meio

Intensidade do campo elétrico no vácuo

Intensidade do campo elétrico em um dielétrico

Constante dielétrica do meio

E Ó

Para o diretório:

• Lei de Coulomb:
• Intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual:

q 1 q 2

R

2

q

R

2

O que são microondas?

Os fornos microondas domésticos utilizam ondas eletromagnéticas com uma frequência de 2450 MHz - microondas.

Nessas microondas, o campo elétrico 2 · 2 450 000 000 muda de direção uma vez por segundo.

Microondas: frequência de microondas 2.450 MHz

Como as microondas aquecem os alimentos?

O aquecimento dos produtos ocorre devido a dois mecanismos físicos:

1. aquecer a camada superficial com microondas

2. penetração subsequente de calor na profundidade do produto devido à condutividade térmica.

dispositivo

poder,

frequência,

microondas

celular

Classe GSM 4

celular

Apresentação de slide

Texto do slide: Condutores e dielétricos em um campo eletrostático Artem Mezhetsky 10 “B” Realizado por: Instituição de ensino municipal “Escola secundária nº 30 da cidade de Belovo” Responsável: Popova Irina Aleksandrovna Belovo 2011

Texto do slide: Plano: 1. Condutores e dielétricos. 2. Condutores em campo eletrostático. 3. Dielétricos em campo eletrostático. Dois tipos de dielétricos. 4.Constante dielétrica.

Texto do slide: substâncias por condutores de condutividade são substâncias que conduzem corrente elétrica existem cargas gratuitas dielétricos são substâncias que não conduzem corrente elétrica não existem cargas gratuitas

Texto do slide: Estrutura dos metais + + + + + + + + + - - - - - - - - -

Texto do slide: Condutor metálico em campo eletrostático + + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + Ev. Mesmo. Ev. = Ev. -

Texto do slide: Condutor metálico em um campo eletrostático E externo = E interno. Total=0 SAÍDA: Não há campo elétrico dentro do condutor. Toda a carga estática de um condutor está concentrada em sua superfície.

Texto do slide: Estrutura de um dielétrico, estrutura de uma molécula de sal de cozinha NaCl, dipolo elétrico - uma combinação de duas cargas pontuais, iguais em magnitude e opostas em sinal. NaCl - - - - - - - - + - + -

Texto do slide: Tipos de dielétricos Polar Consistem em moléculas nas quais os centros de distribuição de cargas positivas e negativas não coincidem sal de cozinha, álcoois, água, etc. os encargos não coincidem. gases inertes, O2, H2, benzeno, polietileno, etc.

Texto do slide: Estrutura de um dielétrico polar + - + - + - + - + - + -

Diapositivo nº 10

Texto do slide: Dielétrico em um campo elétrico + - + + + + + + + - E ramal. E interno + - + - + - + - E interno.< Е внеш. ВЫВОД: ДИЭЛЕКТРИК ОСЛАБЛЯЕТ ВНЕШНЕЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Diapositivo nº 11

Texto do slide: Constante dielétrica do meio - característica das propriedades elétricas do dielétrico E Eo - intensidade do campo elétrico no vácuo - intensidade do campo elétrico no dielétrico - constante dielétrica do meio = Eo E

Diapositivo nº 12

Texto do slide: Constante dielétrica de substâncias substância Constante dielétrica do meio água 81 querosene 2,1 óleo 2,5 parafina 2,1 mica 6 vidro 7

Diapositivo nº 13

Texto do slide: Lei de Coulomb: Intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual: q1 q2 r 2 q r 2

Diapositivo nº 14

Texto do slide: Tarefa

Diapositivo nº 15

Texto do slide: Resolvendo o problema

Diapositivo nº 16

Texto do slide: Solução de problemas

Diapositivo nº 17

Texto do slide: Solução de problemas

Diapositivo nº 18

Texto do slide: Teste nº 1: Um corpo carregado positivamente é levado a três placas em contato A, B, C. As placas B, C são um condutor e A é um dielétrico. Que cargas estarão nas placas depois que a placa B for completamente retirada? Opções de resposta

Diapositivo nº 19

Texto do slide: Nº 2: Uma bola de metal carregada é imersa sequencialmente em dois líquidos dielétricos (1< 2). Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает зависимость потенциала поля от расстояния, отсчитываемого от центра шара?

Diapositivo nº 20

Texto do slide: Nº 3: Quando o espaço entre as placas de um capacitor plano é completamente preenchido com um dielétrico, a intensidade do campo dentro do capacitor muda 9 vezes. Quantas vezes a capacitância do capacitor mudou? A) Aumentou em 3 vezes. B) Diminuiu 3 vezes. C) Aumentou 9 vezes. D) Diminuiu 9 vezes. E) Não mudou.

Diapositivo nº 21

Texto do slide: Nº 4: Uma carga positiva foi colocada no centro de uma esfera de metal sem carga de parede espessa. Qual das figuras a seguir corresponde ao padrão de distribuição das linhas de campo eletrostático?

Diapositivo número 22

Texto do slide: Nº 5: Qual das figuras a seguir corresponde à distribuição das linhas de campo para uma carga positiva e um plano metálico aterrado?

Diapositivo nº 23

Texto do slide: Referências Kasyanov, V.A. Física, 10º ano [Texto]: livro didático para escolas secundárias / V.A. Kasyanov. – LLC “Drofa”, 2004. – 116 p. 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. "Física. 10º ano”, “Iluminismo”, 2007

Diapositivo nº 24

Texto do slide: Tudo =)

Na superfície da esfera, os cones recortam pequenas áreas esféricas que podem ser consideradas planas. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, ou Os cones são semelhantes entre si, pois os ângulos no vértice são iguais. Da semelhança segue-se que as áreas das bases estão relacionadas como os quadrados das distâncias do ponto A aos locais e, respectivamente. Por isso,

Superfícies equipotenciais Um curso aproximado de superfícies equipotenciais para um determinado momento de excitação cardíaca é mostrado na figura. Em um campo elétrico, a superfície de um corpo condutor de qualquer formato é uma superfície equipotencial. As linhas pontilhadas indicam superfícies equipotenciais, os números próximos a elas indicam o valor do potencial em milivolts.

Constante dielétrica das substâncias Substância ε ε Gases e vapor de água Nitrogênio Hidrogênio Ar Vácuo Vapor de água (em t=100 ºС) Hélio Oxigênio Dióxido de carbono Líquidos Nitrogênio líquido (em t= –198,4 ºС) Gasolina Água Hidrogênio líquido (em t= –252, 9 ºС) Hélio líquido (em t= –269 ºC) Glicerina 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Oxigênio líquido (em t= –192,4 ºС) Óleo de transformador Álcool Éter Sólidos Diamante Papel encerado Madeira seca Gelo (em t= – 10 ºС) Borracha de parafina Mica Vidro Titânio bário Porcelana Âmbar 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

Literatura de O. F. Kabardin “Física. Materiais de referência". O. F. Kabardin “Física. Materiais de referência". A. A. Pinsky “Física. Um livro didático para escolas do 10º ano e turmas com estudo aprofundado de física." A. A. Pinsky “Física. Um livro didático para escolas do 10º ano e turmas com estudo aprofundado de física." G. Ya. Myakishev “Física. Aulas de Eletrodinâmica”. G. Ya. Myakishev “Física. Aulas de Eletrodinâmica”. Revista "Kvant". Revista "Kvant".

1. Na ausência de campo externo, as partículas são distribuídas dentro da substância de tal forma que o campo elétrico que elas criam é igual a zero. 2. Na presença de um campo externo, ocorre uma redistribuição das partículas carregadas e surge o campo elétrico próprio da substância, que consiste no campo E0 externo e no E/ interno criado pelas partículas carregadas da substância? Quais substâncias são chamadas de condutores? 3. Condutores -

• substâncias com presença de cargas livres que participam do movimento térmico e podem se mover por todo o volume do condutor

• 4. Na ausência de campo externo no condutor, a carga livre “-” é compensada pela carga “+” da rede iônica. Em um campo elétrico, ocorre redistribuição cobranças gratuitas, como resultado do aparecimento de cargas “+” e “-” não compensadas em sua superfície
• Este processo é chamado indução eletrostática, e as cargas que aparecem na superfície do condutor são taxas de indução.

• 8. Não existem cargas elétricas gratuitas em dielétricos (isoladores). Eles consistem em átomos ou moléculas neutras. Partículas carregadas em um átomo neutro estão ligadas umas às outras e não podem se mover sob a influência de um campo elétrico em todo o volume do dielétrico.

• Água, álcool,
• óxido nítrico (4)

• gases inertes, oxigênio, hidrogênio, benzeno, polietileno.

• A) Energia potencial das cargas
• B) Energia cinética das cargas
• B) zero

• A) São substâncias nas quais partículas carregadas não podem se mover sob a influência de um campo elétrico.
• B) São substâncias nas quais partículas carregadas podem se mover sob a influência de um campo elétrico.

• A) Este é um deslocamento de cargas ligadas positivas e negativas do dielétrico em direções opostas
• B) Este é um deslocamento de cargas ligadas positivas e negativas do dielétrico em uma direção
• B) Este é o arranjo das cargas positivas e negativas do dielétrico no meio

• A) dentro do condutor
• B) Em sua superfície

• 8. Dielétricos não polares são dielétricos nos quais os centros de distribuição de cargas positivas e negativas...

• A) O fato de o campo elétrico dentro do condutor ser máximo.
• B) no fato de não haver campo elétrico dentro do condutor

• A) Este é um sistema de cargas com carga positiva
• B) Este é um sistema de cobranças com carga negativa
• B) Este é um sistema neutro de cobranças

Diapositivo 2

Condutores e dielétricos em um campo elétrico Partículas carregadas que podem se mover livremente em um campo elétrico são chamadas de cargas livres, e as substâncias que as contêm são chamadas de condutores. Os condutores são metais, soluções líquidas e eletrólitos fundidos. Cargas livres em um metal são os elétrons das camadas externas dos átomos que perderam contato com eles. Esses elétrons, chamados elétrons livres, podem se mover livremente através do corpo metálico em qualquer direção. Sob condições eletrostáticas, isto é, quando as cargas elétricas estão estacionárias, a intensidade do campo elétrico dentro do condutor é sempre zero. Na verdade, se assumirmos que ainda existe um campo dentro do condutor, então as cargas livres localizadas nele serão influenciadas por forças elétricas proporcionais à intensidade do campo, e essas cargas começarão a se mover, o que significa que o campo deixará de ser eletrostático. Assim, não há campo eletrostático dentro do condutor.

Diapositivo 3

As substâncias que não possuem cargas gratuitas são chamadas de dielétricos ou isolantes. Exemplos de dielétricos incluem vários gases, alguns líquidos (água, gasolina, álcool, etc.), bem como muitos sólidos (vidro, porcelana, plexiglass, borracha, etc.). Existem dois tipos de dielétricos - polares e não polares. Em uma molécula dielétrica polar, as cargas positivas estão localizadas predominantemente em uma parte (o pólo “+”) e as cargas negativas estão localizadas na outra (o pólo “-”). Em um dielétrico apolar, as cargas positivas e negativas são distribuídas igualmente por toda a molécula. O momento de dipolo elétrico é uma grandeza física vetorial que caracteriza as propriedades elétricas de um sistema de partículas carregadas (distribuição de carga) no sentido do campo que ele cria e da ação de campos externos sobre ele. O sistema mais simples de cargas que possui um certo (independente da escolha da origem) momento dipolar diferente de zero é um dipolo (duas partículas pontuais com cargas opostas do mesmo tamanho)

Diapositivo 4

O valor absoluto do momento dipolar elétrico de um dipolo é igual ao produto da magnitude da carga positiva e a distância entre as cargas e é direcionado da carga negativa para a positiva, ou: onde q é a magnitude das cargas , l é um vetor com início na carga negativa e final na positiva. Para um sistema de N partículas, o momento de dipolo elétrico é: As unidades do sistema para medir o momento de dipolo elétrico não possuem um nome especial. No SI é simplesmente Kl·m. O momento de dipolo elétrico das moléculas é geralmente medido em debyes: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

Diapositivo 5

Polarização dielétrica. Quando um dielétrico é introduzido em um campo elétrico externo, nele ocorre uma certa redistribuição das cargas que constituem os átomos ou moléculas. Como resultado dessa redistribuição, excesso de cargas ligadas não compensadas aparecem na superfície da amostra dielétrica. Todas as partículas carregadas que formam cargas ligadas macroscópicas ainda fazem parte de seus átomos. Cargas ligadas criam um campo elétrico, que dentro do dielétrico é direcionado em direção oposta ao vetor de intensidade do campo externo. Este processo é chamado de polarização dielétrica. Como resultado, o campo elétrico total dentro do dielétrico é menor que o campo externo em valor absoluto. Uma quantidade física igual à razão entre o módulo da intensidade do campo elétrico externo no vácuo E0 e o módulo da intensidade do campo total em um dielétrico homogêneo E é chamada de constante dielétrica da substância:

Diapositivo 6

Existem vários mecanismos para a polarização de dielétricos. Os principais são orientação e polarização de deformação. A polarização orientacional ou dipolo ocorre no caso de dielétricos polares constituídos por moléculas nas quais os centros de distribuição de cargas positivas e negativas não coincidem. Essas moléculas são dipolos elétricos microscópicos - uma combinação neutra de duas cargas, iguais em magnitude e de sinal oposto, localizadas a alguma distância uma da outra. Por exemplo, uma molécula de água, bem como moléculas de vários outros dielétricos (H2S, NO2, etc.) têm um momento dipolar. Na ausência de um campo elétrico externo, os eixos dos dipolos moleculares são orientados aleatoriamente devido ao movimento térmico, de modo que na superfície do dielétrico e em qualquer elemento de volume a carga elétrica é em média zero. Quando um dielétrico é introduzido em um campo externo, ocorre uma orientação parcial dos dipolos moleculares. Como resultado, cargas ligadas macroscópicas não compensadas aparecem na superfície do dielétrico, criando um campo direcionado para o campo externo

Diapositivo 7

A polarização dos dielétricos polares depende fortemente da temperatura, uma vez que o movimento térmico das moléculas desempenha o papel de fator de desorientação. A figura mostra que em um campo externo, forças de direções opostas atuam nos pólos opostos de uma molécula dielétrica polar, que tentam girar a molécula ao longo do vetor de intensidade do campo.

Diapositivo 8

O mecanismo de deformação (ou elástico) se manifesta durante a polarização de dielétricos apolares, cujas moléculas não possuem momento dipolar na ausência de um campo externo. Durante a polarização eletrônica sob a influência de um campo elétrico, as camadas eletrônicas dos dielétricos não polares são deformadas - cargas positivas são deslocadas na direção do vetor e cargas negativas na direção oposta. Como resultado, cada molécula se transforma em um dipolo elétrico, cujo eixo é direcionado ao longo do campo externo. Cargas ligadas não compensadas aparecem na superfície do dielétrico, criando seu próprio campo direcionado para o campo externo. É assim que ocorre a polarização de um dielétrico apolar. Um exemplo de molécula apolar é a molécula de metano CH4. Nesta molécula, o íon de carbono ionizado quádruplo C4– está localizado no centro de uma pirâmide regular, em cujos vértices existem íons de hidrogênio H+. Quando um campo externo é aplicado, o íon carbono é deslocado do centro da pirâmide e a molécula desenvolve um momento dipolar proporcional ao campo externo.

Diapositivo 9

No caso dos dielétricos cristalinos sólidos, observa-se um tipo de polarização de deformação - a chamada polarização iônica, na qual íons de diferentes sinais que compõem a rede cristalina, quando aplicado um campo externo, são deslocados em direções opostas, como como resultado, cargas ligadas (não compensadas) aparecem nas faces do cristal. Um exemplo de tal mecanismo é a polarização de um cristal de NaCl, no qual os íons Na+ e Cl– formam duas sub-redes aninhadas uma dentro da outra. Na ausência de um campo externo, cada célula unitária de um cristal de NaCl é eletricamente neutra e não possui momento dipolar. Num campo elétrico externo, ambas as sub-redes são deslocadas em direções opostas, ou seja, o cristal é polarizado.

Diapositivo 10

A figura mostra que um campo externo atua sobre uma molécula de dielétrico apolar, movendo cargas opostas em seu interior em diferentes direções, fazendo com que essa molécula se torne semelhante a uma molécula de dielétrico polar, orientada ao longo das linhas de campo. A deformação de moléculas apolares sob a influência de um campo elétrico externo não depende de seu movimento térmico, portanto a polarização de um dielétrico apolar não depende da temperatura.

Diapositivo 11

Fundamentos da teoria de bandas dos sólidos A teoria das bandas é uma das principais seções da teoria quântica dos sólidos, que descreve o movimento dos elétrons nos cristais, e é a base da teoria moderna dos metais, semicondutores e dielétricos. O espectro de energia dos elétrons em um sólido difere significativamente do espectro de energia dos elétrons livres (que é contínuo) ou do espectro de elétrons pertencentes a átomos isolados individuais (discretos com um conjunto específico de níveis disponíveis) - consiste em bandas de energia individuais permitidas separados por faixas de energias proibidas. De acordo com os postulados da mecânica quântica de Bohr, em um átomo isolado a energia de um elétron pode assumir valores estritamente discretos (o elétron tem uma certa energia e está localizado em um dos orbitais).

Diapositivo 12

No caso de um sistema de vários átomos unidos por uma ligação química, os níveis de energia eletrônica são divididos em quantidade proporcional ao número de átomos. A medida da divisão é determinada pela interação das camadas eletrônicas dos átomos. Com um aumento adicional do sistema para o nível macroscópico, o número de níveis torna-se muito grande, e a diferença nas energias dos elétrons localizados em orbitais vizinhos é correspondentemente muito pequena - os níveis de energia são divididos em dois conjuntos discretos quase contínuos - energia zonas.

Diapositivo 13

A mais alta das bandas de energia permitidas em semicondutores e dielétricos, na qual a uma temperatura de 0 K todos os estados de energia são ocupados por elétrons, é chamada de banda de valência, a próxima é a banda de condução. Com base no princípio da disposição relativa dessas zonas, todos os sólidos são divididos em três grandes grupos: condutores - materiais nos quais a banda de condução e a banda de valência se sobrepõem (não há gap de energia), formando uma zona chamada banda de condução (portanto , o elétron pode se mover livremente entre eles, tendo recebido qualquer energia permissivelmente baixa); dielétricos - materiais em que as zonas não se sobrepõem e a distância entre elas é superior a 3 eV (para transferir um elétron da banda de valência para a banda de condução é necessária uma energia significativa, portanto os dielétricos praticamente não conduzem corrente); semicondutores - materiais nos quais as bandas não se sobrepõem e a distância entre elas (band gap) fica na faixa de 0,1–3 eV (para transferir um elétron da banda de valência para a banda de condução, é necessária menos energia do que para um dielétrico, portanto, semicondutores puros são fracamente condutores).

Diapositivo 14

O band gap (o gap de energia entre as bandas de valência e de condução) é uma quantidade chave na teoria das bandas e determina as propriedades ópticas e elétricas de um material. A transição de um elétron da banda de valência para a banda de condução é chamada de processo de geração de portadores de carga (negativo - elétron e positivo - buraco), e a transição reversa é chamada de processo de recombinação.

Diapositivo 15

Semicondutores são substâncias cujo band gap é da ordem de vários elétron-volts (eV). Por exemplo, o diamante pode ser classificado como um semicondutor de intervalo largo e o arsenieto de índio pode ser classificado como um semicondutor de intervalo estreito. Os semicondutores incluem muitos elementos químicos (germânio, silício, selênio, telúrio, arsênico e outros), um grande número de ligas e compostos químicos (arsenieto de gálio, etc.). O semicondutor mais comum na natureza é o silício, constituindo quase 30% da crosta terrestre. Um semicondutor é um material que, em termos de sua condutividade específica, ocupa uma posição intermediária entre condutores e dielétricos e difere dos condutores pela forte dependência da condutividade específica da concentração de impurezas, temperatura e exposição a diversos tipos de radiação. A principal propriedade de um semicondutor é o aumento da condutividade elétrica com o aumento da temperatura.

Diapositivo 16

Os semicondutores são caracterizados pelas propriedades dos condutores e dielétricos. Em cristais semicondutores, os elétrons precisam de cerca de 1-2·10−19 J (aproximadamente 1 eV) de energia para serem liberados de um átomo versus 7-10·10−19 J (aproximadamente 5 eV) para dielétricos, o que caracteriza a principal diferença entre semicondutores e dielétricos. Essa energia aparece neles à medida que a temperatura aumenta (por exemplo, à temperatura ambiente, o nível de energia do movimento térmico dos átomos é 0,4·10−19 J), e os elétrons individuais recebem energia para serem separados do núcleo. Eles deixam seus núcleos, formando elétrons e lacunas livres. Com o aumento da temperatura, o número de elétrons livres e lacunas aumenta, portanto, em um semicondutor que não contém impurezas, a resistividade elétrica diminui. Convencionalmente, elementos com energia de ligação de elétrons inferior a 2-3 eV são considerados semicondutores. O mecanismo de condutividade elétron-buraco se manifesta em semicondutores nativos (isto é, sem impurezas). É chamada de condutividade elétrica intrínseca dos semicondutores.

Diapositivo 17

A probabilidade de transição de elétrons da banda de valência para a banda de condução é proporcional a (-Eg/kT), onde Eg é o band gap. Com um valor grande de Eg (2-3 eV), essa probabilidade acaba sendo muito pequena. Assim, a divisão das substâncias em metais e não metais tem uma base bem definida. Em contraste, a divisão dos não-metais em semicondutores e dielétricos não tem tal base e é puramente condicional.

Diapositivo 18

Condutividade intrínseca e de impureza Os semicondutores nos quais elétrons livres e “buracos” aparecem durante a ionização dos átomos a partir dos quais todo o cristal é construído são chamados de semicondutores com condutividade intrínseca. Em semicondutores com condutividade intrínseca, a concentração de elétrons livres é igual à concentração de “buracos”. Condutividade de impurezas Cristais com condutividade de impurezas são frequentemente usados ​​para criar dispositivos semicondutores. Tais cristais são feitos pela introdução de impurezas com átomos de um elemento químico pentavalente ou trivalente.

Diapositivo 19

Semicondutores eletrônicos (tipo n) O termo "tipo n" vem da palavra "negativo", que se refere à carga negativa dos portadores majoritários. Uma impureza de um semicondutor pentavalente (por exemplo, arsênico) é adicionada a um semicondutor tetravalente (por exemplo, silício). Durante a interação, cada átomo de impureza entra em uma ligação covalente com átomos de silício. No entanto, não há lugar para o quinto elétron do átomo de arsênio nas ligações de valência saturadas, e ele se rompe e fica livre. Nesse caso, a transferência de carga é realizada por um elétron e não por um buraco, ou seja, esse tipo de semicondutor conduz corrente elétrica como os metais. As impurezas que são adicionadas aos semicondutores, fazendo com que se tornem semicondutores do tipo n, são chamadas de impurezas doadoras.

Diapositivo 20

Semicondutores de furo (tipo p) O termo “tipo p” vem da palavra “positivo”, que denota a carga positiva dos portadores majoritários. Este tipo de semicondutor, além da base de impurezas, é caracterizado pela natureza perfurada da condutividade. Uma pequena quantidade de átomos de um elemento trivalente (como o índio) é adicionada a um semicondutor tetravalente (como o silício). Cada átomo de impureza estabelece uma ligação covalente com três átomos de silício vizinhos. Para estabelecer uma ligação com o quarto átomo de silício, o átomo de índio não possui um elétron de valência, então ele captura um elétron de valência da ligação covalente entre átomos de silício vizinhos e se torna um íon carregado negativamente, resultando na formação de um buraco. As impurezas adicionadas neste caso são chamadas de impurezas aceitadoras.

Diapositivo 21

Diapositivo 22

As propriedades físicas dos semicondutores são as mais estudadas em comparação com metais e dielétricos. Em grande medida, isso é facilitado por um grande número de efeitos que não podem ser observados em nenhuma substância ou outra, principalmente relacionados à estrutura da banda dos semicondutores e à presença de um band gap bastante estreito. Os compostos semicondutores são divididos em vários tipos: materiais semicondutores simples - os próprios elementos químicos: boro B, carbono C, germânio Ge, silício Si, selênio Se, enxofre S, antimônio Sb, telúrio Te e iodo I. Germânio, silício e selênio. O restante é mais frequentemente usado como dopantes ou como componentes de materiais semicondutores complexos. O grupo de materiais semicondutores complexos inclui compostos químicos que possuem propriedades semicondutoras e incluem dois, três ou mais elementos químicos. É claro que o principal incentivo para o estudo de semicondutores é a produção de dispositivos semicondutores e circuitos integrados.

Diapositivo 23

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