- •1 Основные положения о строении вещества
- •2 Виды связи
- •4 Классификация веществ по электрическим свойствам
- •5 Классификация веществ по магнитным свойствам
- •6 Диэлектрик в электрическом поле
- •7 Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость
- •8 Виды поляризации в диэлектриках.
- •9 Классификация диэлектриков по виду поляризации.
- •10 Диэлектрическая проницаемость газов
- •11 Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков
- •12 Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков
- •13 Электропроводность газов
- •14 Электропроводность жидкостей
- •15 Электропроводность твердых тел
- •16 Виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах
- •17 Диэлектрические потери в газах
- •18 Диэлектрические потери в жидких диэлектриках
- •19 Диэлектрические потери в твердых диэлектриках. Влияние термической обработки на потери.
- •20 Пробой газов
- •21 Пробой жидких и твердых диэлектриков
- •2 2 Основные влажностные, механические и тепловые свойства диэлектриков
- •23 Классификация диэлектрических материалов
- •1) Газообразные.
- •2) Жидкие.
- •3) Твердые.
- •24 Угол диэлектрических потерь. Тангенс угла диэлектрических потерь полярных и неполярных диэлектриков.
- •Вопрос 25 Газообразные диэлектрики
- •26 Нефтяные электроизоляционные масла
- •Вопрос 27. Органические полимеры. Смолы.
- •28 Волокнистые электроизоляционные материалы.
- •29 Слюда и слюдяные материалы.
- •30.Классификация и свойства проводниковых материалов.
- •31.Материалы высокой проводимости. Их характеристики.
- •32.Сплавы высокого сопротивления. Их применение и основные характеристики.
- •33.Сверхпроводники и криопроводники.
- •34. Основные сведения о полупроводниках. Их достоинства и области применения.
- •35.Собственные и примесные полупроводники
- •36. Воздействие внешних факторов на электропроводность п/пр-ков
- •38.Строение и свойства ферромагнетиков
- •39.Магнитомягкие материалы. Их основные характеристики. Электротехнические кремнистые стали.
- •40.Виды потерь в ферромагнитных материалах. Их физический смысл.
- •41.Магнитотвердые материалы. Их основные характеристики
- •44.Электрический и тепловой пробой жидкого диэлектрика
- •45.Относительная диэлектрическая проницаемость полярных и неполярных диэлектриков
- •46.Ткr резисторов. Положительный и отрицательный ткr. Терморезисторы
- •47.Определение потерь в стали.
34. Основные сведения о полупроводниках. Их достоинства и области применения.
Большая группа веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре лежит между удельными сопротивлениями проводников и диэлектриков (ρ = 10-6 - 10+8) может быть отнесена к полупроводникам. Электропроводность полупроводников в сильной степени зависит от внешних энергетических воздействий, а также от различных примесей, иногда в ничтожных количествах присутствующих в теле собственного полупроводника.
Управляемость электропроводностью полупроводников посредством температуры, света, электрического поля, механических усилий положена в основу принципа действия - соответственно терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резисторов (варисторов), тензорезисторов, и т. д.
Наличие у полупроводников двух типов электропроводности — электронной (п) и электроннодырочной (р) позволяет получить полупроводниковые изделия с р—n –переходом. Полупроводниковые материалы могут быть подразделены на простые полупроводники (элементы)(Бор, Кремний, Селен), полупроводниковые химические соединения (AIVBIV (IV – группа) (SiC);AIIVBV(GaAs);AIIBIV(CdS))
Достоинства приборов из полупроводников: 1) большой срок службы, 2) малые габариты и масса, 3) простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов), 4) отсутствие цепей накала при замене полупроводниковыми приборами электронных ламп, потребление малой мощности и малая инерционность, 5) экономичность при массовом производстве.
35.Собственные и примесные полупроводники
Собственные полупроводники. Общие представления зонной теории твердого тела указывают, что для полупроводников характерно наличие не очень широкой запрещенной зоны в энергетической диаграмме. Для наиболее широко используемых полупроводников она составляет 0,5—2,5 эВ. На рис. а приведена энергетическая диаграмма собственного полупроводника, т. е. такого, у которого электроны в зону свободных энергетических уровней (зону проводимости) могут поставляться только из заполненной электронами зоны (валентной зоны).
Распределение электронов по уровням энергии, изображенное на рис. а, соответствует некоторой температуре Т, при которой в зону проводимости перешло несколько электронов, образовав в валентной зоне соответствующее число дырок. Так как при каждом акте возбуждения в собственном полупроводнике одновременно создаются два заряда противоположных знаков, то общее количество носителей заряда будет в два раза больше числа электронов в зоне проводимости, т. е. Индекс i у концентрации электронов и концентрации дырок означает, что это собственные носители зарядов. Удельная проводимость:
Примесные п/пр-ки. Для большинства полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Поэтому в практике важное значение имеют такие полупроводниковые материалы, у которых ощутимая концентрация собственных носителей заряда появляется при возможно более высокой температуре, т. е полупроводники с достаточно широкой запрещенной зоной. В рабочем интервале температур поставщиками свободных носителей заряда являются примеси. Примесями в простых полупроводниках служат чужеродные атомы. Роль примесей играют всевозможные дефекты кристаллической решетки: пустые узлы, атомы или ионы, оказавшиеся в междуузлиях решетки, дислокации или сдвиги, возникающие при пластической деформации кристалла, микротрещины и т. д. Если примесные атомы находятся в узлах кристаллической решетки, то они называются примесями замещения, если в междуузлиях — примесями внедрения.
Д оноры. Заполненные при отсутствии внешних энергетических воздействий (тепло, свет) примесные уровни расположены в запрещенной зоне около «дна» зоны проводимости (рис.б). При этом энергия активации примесных атомов меньше, чем ширина запрещенной зоны основного полупроводника, а потому при нагреве тела переброс электронов примеси будет опережать возбуждение электронов решетки. Положительные заряды, возникшие у отдаленных друг от друга примесных атомов (уровни примеси показаны с разрывами), остаются локализованными, т. е. не могут блуждать по кристаллу и участвовать в электропроводности. Полупроводник с такой примесью имеет концентрацию электронов, большую, чем концентрация дырок, появившихся за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости, и его называют полупроводником n-типа, а примеси, поставляющие электроны в зону проводимости, — донорами".
Акцепторы. Другие примеси могут внести незаполненные уровни, располагающиеся в запрещенной зоне основного полупроводника вблизи «потолка» валентной зоны. Тепловое возбуждение будет в первую очередь забрасывать электроны из валентной зоны на эти свободные примесные уровни. Ввиду разобщенности атомов примеси электроны, заброшенные на примесные уровни, не участвуют в электрическом токе. Такой полупроводник будет иметь концентрацию дырок, большую, чем концентрация электронов, перешедших из валентной зоны в зону проводимости, и его относят к р-типу. Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называют акцепторами (в).