- •Физические основы электроники
- •Тема 1 основы теории твердого тела
- •1.1.1 Виды связей
- •1.1.2 Кристаллическое строение веществ:
- •1.1.4 Дефекты кристалла
- •Контрольные вопросы к теме 1:
- •Тема 2 физические эффекты в твердых и газообразных диэлектриках
- •2.1 Поляризация, электропроводность, диэлектрические потери, проницаемость
- •Виды поляризации: электронная, ионная, дипольно-релаксационная, ионно-релаксационная, самопроизвольная и др.
- •Ионная поляризация. Она возникает вследствие упругого смещения связанных ионов из положения равновесия на расстояние, меньшее постоянной кристаллической решетки.
- •Дипольно-релаксационная поляризация. Заключается в повороте (ориентации) дипольных молекул в направлении электрического поля.
- •Диэлектрики с ионной структурой. К ним относятся твердые неорганические диэлектрики с выше перечисленными поляризациями и делятся по потерям на 2 группы:
- •2.2 Электропроводность диэлектриков, диэлектрические потери, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, виды пробоя в диэлектриках
- •Электропроводность. В твердых диэлектриках представляет собой сумму токов:
- •Пробой диэлектриков. Явление образования в диэлектрике проводящего канала под действием электрического поля называется пробоем. Различают два вида пробоя: полный и неполный.
- •Тепловой пробой. Обусловлен нарушением теплового равновесия диэлектрика вследствие диэлектрических потерь. Мощность, выделяющаяся в образце равна:
- •2.3 Сегнетодиэлектрики
- •2.4 Пьезоэлектрики
- •2.5 Активные диэлектрики
- •Вывод. При отсутствии внешнего поля сегентодиэлектрики представляет собой как бы мозаику из доменов – областей с различными направлениями поляризованности.
- •2.6 Электропроводность газообразных диэлектриков
- •4 Вида самостоятельного разряда:
- •Закон Пашека. Пробивное напряжение воздуха и других газов в электрическом поле является функцией произведения давления газа на расстояние между электродами:
- •2.7 Электролюминесценция, катодолюминесценция
- •Контрольные вопросы к теме 2:
- •Тема 3 физические эффекты в проводниках
- •3.1 Классификация проводников
- •3.2 Полукристаллические и аморфные металлы и сплавы. Особенности металлов в тонкопленочном состоянии
- •3.2.1 Медь
- •3.2.2 Алюминий
- •3.2.3 Железо
- •3.2.4 Натрий
- •3.2.5 Вольфрам
- •3.2.6 Молибден
- •3.2.7 Благородные металлы
- •3.2.8 Никель и кобальт
- •3.2.9 Свинец
- •3.2.10 Олово
- •3.2.11 Цинк и кадмий
- •3.2.12 Индий и галлий
- •3.2.13 Ртуть
- •3.3 Особенности металлов в тонко пленочном состоянии
- •Вольфрамобариевые катоды
- •Вторичная эмиссия
- •3.4 Сверхпроводящие проводники. Статический эффект Джозефсона. Применение сверхпроводимости
- •Применение
- •3.5 Контактная разность потенциалов, термо - эдс, эффекты.
- •Два закона:
- •Механизм возникновения
- •Контрольные вопросы к теме 3:
- •Тема 4 физические эффекты в магнитных материалах
- •4.2 Зависимость параметров от температуры. Свойства магнитных материалов в свч полях
- •Магнитодиэлектрики
- •Контрольные вопросы к теме 4:
- •Тема 5 физические основы процессов в полупроводниковых материалах
- •Концентрация зарядов в пп. Вероятность Fn (w) нахождения свободного электрона в энергетическом состоянии w определяется функцией Ферми- Дирака:
- •5.2 Понятие об электронно-дырочном переходе, типы переходов, токи в p – n переходе
- •Тема 5.4 Вольт амперные характеристики и p-n модель
- •5.4.1 Модель p-n , вах
- •5.4.2 Вольт – амперная характеристика
- •5.4.3 Физические процессы в контактах пп с различной шириной запрещенной зоны (гетеропереходы), металл - пп
- •5.4.4 Гетеропереходы
- •5.4.5 Люминесценция полупроводников
- •5.4.6 Фотопроводимость полупроводников
- •5.4.7 Эффект Холла
- •5.5 Эффект поля
- •5.5.2 Эффекты в структурах мдп
- •5.5.3 В идеальных мдп-структурах не учитывалось влияние зарядов в окисле и на границе окисел – кремний
Контрольные вопросы к теме 1:
1 Указать энергетические зоны различных материалов и в чем их отличие.
2 Указать условие нейтральности.
3 Что такое собственная концентрация, от чего и как зависит?
4 Примесная проводимость и зависимость ее от температуры.
5 Как зависит подвижность носителей от температуры?
6 Понятие эффекта поля и его значимость.
7 Чем определяется собственная проводимость ПП и от чего она зависит.
8 Для чего вводят в собственный полупроводник примесь?
9 Что такое основные и неосновные носители зарядов?
Тема 2 физические эффекты в твердых и газообразных диэлектриках
2.1 Поляризация, электропроводность, диэлектрические потери, проницаемость
Диэлектрики – вещества, у которых запрещенная зона настолько велика, что в нормальных условиях электропроводность в них отсутствует.
Подразделяются на электроизоляционные и активные.
Электроизоляционные – применяются для создания электрической изоляции между различными токоведущими частями.
Активные – применяются для усиления, генерации и преобразования сигнала. По агрегатному состоянию подразделяются: жидкие, газообразные и особая группа – твердеющие, которые в исходном состоянии являются жидкостями, но в процессе изготовления изоляции отверждаются и в период эксплуатации представляют собой твердые вещества, например, лаки.
По химической основе подразделяются: органические, неорганические, элементоорганические (промежуточные). Органические содержат углерод.
Поляризация. Это процесс, состоящий в органичном смещении или ориентации связанных зарядов в диэлектрике при воздействии на него внешнего электрического поля, что приводит к образованию в объеме диэлектрика индуцированного электрического момента, равного векторной сумме дипольных электрических моментов молекул.
Интенсивность поляризации определяется поляризованностью (Р), измеряемой Кл/м2. Если электрическое поле однородное, то все молекулы ориентированы параллельно.
Линейные и нелинейные диэлектрики. Линейные – поляризованность пропорциональна напряженности электрического поля. Нелинейные (сегнетоэлектрики) нет прямой пропорциональности.
Виды поляризации: электронная, ионная, дипольно-релаксационная, ионно-релаксационная, самопроизвольная и др.
Электронная поляризация. У рода диэлектриков (H2, N2, O2, CH4) молекулы имеют симметричное строение, т.е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствии внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент молекулы равен нулю. Молекулы таких диэлектриков называют неполярными. Под воздействием электрического поля заряды смещаются в противоположные стороны и молекула приобретает дипольный момент.
Электронная поляризация происходит во всех атомах любого вещества и, следовательно, во всех диэлектриках. Поляризация усиливается за очень короткое время после наложения электрического поля – порядка с, что сравнимо с периодом световых колебаний, т.е. она проявляется во всех частотах, не связана с потерей энергии и не зависит от температуры. При увеличении размеров атома поляризуемость увеличивается, так как при этом не только становится слабее связь электронов внешних оболочек с ядром атома и увеличивается смещение оболочки, но и возрастает заряд ядра.