Фотодиод

Все темы данного раздела:

I. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
К неметаллическим материалам относятся разнообразные по природе и строению материалы – органические и неорганические, полимерные и мономерные, кристаллические и аморфные. Например, графит, стекло,

Основные процессы в диэлектриках в электрическом поле
  При помещении диэлектрика в электрическое поле в нем происходят четыре основных процесса: 1) Электропроводность; 2) Поляризация; 3) диэлектрические потери

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Абсолютно чистый диэлектрик с идеальной структурой был бы идеальным изолятором, т.е. совсем не проводил бы электрический ток. В реальных же диэлектриках всегда содержатся примеси, их структура имее

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Диэлектрики практически не содержат свободных зарядов, однако любое вещество состоит из электрически заряженных частиц, которые находятся в связанном состоянии. П

Электронная поляризация
Электронная поляризация возникает в неполярных диэлектриках, в которых молекулы не обладают собственным дипольным моментом. В этом случае атом или молекула (например, атом водорода) представляют со

Ионная поляризации
Данный вид поляризации происходит в случае, когда вещество состоит из ионов. Рассмотрим, например, ионный кристалл NaCl. Кристаллическая решетка его представляет собой пространственную кубическую р

Дипольная поляризация
Дипольная поляризация возникает в полярных диэлектриках, молекулы которых являются диполями. В этом случае при отсутствии внешнего электрического поля дипольные моменты молекул ориентированы хаотич

Спонтанная поляризация
Рис. 8. Спонтанная поляризация: а – электрическое поле отсутствует, сб

Активные диэлектрики
Активными диэлектриками называют материалы с особыми электрическими свойствами – с большой величиной диэлектрической проницаемости, сильной зависимостью от внешних воздействий и т.д. К ним относятс

Диэлектрические потери
Диэлектрические потери – это процесс выделения тепловой энергии в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Потери связаны с двумя рассмотренными процессами в диэлектрике: электропров

Зависимость тангенса угла потерь от температуры
  Общие потери диэлектрика складываются из потерь на электропроводность и потерь на поляризацию. При нагревании меняются все свойства диэлектрика, в том числе и электропроводность и п

Для неполярных
При воздействии электрического поля свободные носители зарядов разгоняются, приобретают кинетическую энер

Для полярных
В полярных диэлектриках дипольные частицы имеют характерные частоты резонансов, на которых величина потер

Пробой диэлектриков
Пробой диэлектрика – это потеря материалом диэлектрических свойств, то есть при больших напряженностях электрического поля, температурах и других внешних воздействиях диэлек

Электрический пробой
Почему же при больших напряженностях электрического поля диэлектрик начинает проводить электрический ток, что происходит в материале? В исходном состоянии диэлектрик не проводит электричес

Электротепловой пробой
Материал, помещенный в электрическое поле, нагревается из-за диэлектрических потерь, т.е. выделения тепла

Электрохимический пробой
В диэлектрике под действием электрического поля происходят различные химические процессы, что с течением времени приводит к изменению химического состава диэлектрика: в нем появляются продукты разл

Кривая жизни диэлектрика
С течением времени диэлектрические свойства материала ухудшаются. Этот процесс называют старением материа

Собственные полупроводники
Химически чистые полупроводни­ки называются собственными полупроводниками. К ним относится ряд чистых химических элементов: германий, кремний, селен, теллур и др., и многие химические соединения: а

Примесные полупроводники
Полупроводники любой степени чистоты всегда содержат примеси. Примесные атомы имеют свои собственные энергетические уровни, которые могут располагаться как в разрешенной, так и в запрещенной зонах

Применение полупроводников
  Полупроводники обладают разнообраз­ными и необычными свойствами, которые определяют их широкое применение. При контакте полупроводников p-типа и n-типа образуются p-n переход

Полупроводниковый диод
Рассмотрим полупровод­никовый диод на основе p-n перехода. Если к диоду приложить напряжение, то в нем будет течь ток, который зависит от величины и полярности напряжения. Эта зависимость то

Стабилитрон
Стабилитрон устроен практически так же, как и диод. То есть имеется p-n-переход, но напряжение в нем включается в обратной полярности. В этом случае переход запирается, то есть образуется изолирующ

Варикап
Приложим к p-n переходу обратное напряжение. В результате образуется изолирующий слой некоторой толщины d. Причем толщина этого слоя будет зависеть от приложенного напряжения: чем больше вел

Светодиод
Светодиод – устройство, основанное на p-n переходе, включенном в прямом направлении (рис.31.). В э

Терморезистор
Терморезистор – это полупроводниковый материал, к которому присоединено два контакта (рис. 32). В полупроводниках концентрация свободных электронов определяется экспоненциальной формулой (17):

Фоторезистор
Кроме температуры изменять концентрацию носителей заряда может также свет (рис. 33). При облучении светом энергия фотонов передается электронам, и они могут переходить в зону проводимости.

II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
  2.1. Диаграмма растяжения   Мы изучили разные материалы с точки зрения их электрических свойств – полупроводники, диэлектрик

III. Влияние нагрева на структуру и свойства металлов
3.1. Процессы, происходящие при нагреве деформированного металла   При деформации металла большая часть затрачиваемой работы (~95%) идет на

Рекристаллизация
При нагреве деформированного металла до более высоких температур (>0,4 Тпл) начинается рекристаллизация (рис. 43). Образуются совершенно новые зерна, с неискаженной решеткой, отделенн

Цементация
Цементацией называется процесс насыщения по­верхностного слоя стальных изделий углеродом С. При

Азотирование
Азотированием называется процесс насыщения поверхности металла азотом N. Для создания активной среды используют газ аммиак (NH3), который под действием высокой температуры диссоциирует,

Нитроцементация
Нитроцементация – процесс одновременного насыщения поверхности металла азотом N и углеродом С. Средой является газовая смесь метана и амммиака. Условия протекания процесса: t

Цианирование
Обработка металла в жидкой среде расплавленных цианистых солей натрия NaCN. Условия протекания процесса: t = 820 - 920 ˚C τ = 0,5– 1 ч ∆ =

Диффузионная металлизация
Диффузионная металлизация – процесс насыщения поверхности деталей различными металлами. Диффузия металлов идет значительно медленнее, чем азота или углерода, поэтому образующиеся слои в десятки раз

Дробеструйный наклеп.
Мощный вентилятор создает поток воздуха, который разгоняет маленькие стальные шарики или дробинки до бол

Центробежный шариковый наклеп.
В этом случае поверхность металла обрабатывается шариками, которые прикреплены к вращающемуся инструменту (барабану, диску) и могут выдвигаться из него (рис. 50). Барабан раскручивается до большой

IV. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
  4.1. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам Конструкционными называют мате­риалы, предназначенные для изготовления д

Критерии оценки конструкционной прочности материалов
Конструкционная прочность - ком­плексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надеж­ности и долговечности. Критерии прочности материала выби­рают

Углеродистая сталь
Сплав железа с легирующим элементом углеродом, называется углеродистая сталь. 80% всех выпускаемых сталей – это углеродистые стали (самые дешевые). Они обладают удовлетворительными механическими св

Легированные стали
Они содержат легирующие элементы, улучшающие свойства этих сталей. В зависимости от количества и типа легирующих элементов эти стали по ГОСТу обозначают цифрами и буквами. Первые две цифры указываю

Медные сплавы
Медь – металл желтого цвета, высокотехнологичный, хорошо сваривается, паяется, обрабатывается давлением, обладает отличной пластичностью, характеризуется высокими теплопро­водностью и электропровод

Алюминиевые сплавы
Алюминий – очень легкий серебристо-белый металл, его плотность 2.7 г/см3, т.е. он в три раза легче меди. Алюминий обладает высокой пла­стичностью, хорошими теплопроводностью и электропро

Магний и его сплавы
Магний – сверхлегкий металл, легче алюминия, плотность 1,74 г/см3 , температура плавления 651 оС. Химически чрезвычайно активен, при нагреве на воздухе воспламеняется и горит

Титан и его сплавы
Титан – тугоплавкий металл серого цвета, с температурой плавления t = 1665 оС, с высокой прочностью sв = 250 МПа и пластичностью d = 70% . При этом плотность его небольшая r =

Химический состав
  В качестве конструкционных материалов широко применяются органические полимеры. Органические полимеры – это вещества, молекулы которых состоят из длинной углеродной цепи, к которой

Строение полимеров
  Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из очень длинных цепочек атомов, называемых макромолекулами. Они состоят из многократно повторяющихся одинаковых звеньев – мономеров. М

Термомеханическая кривая полимера
Если термопластичный полимер подвергнуть постоянной механической нагрузке, то он будет деформироваться. При низкой температуре полимер испытывает упругую деформацию на небольшую величину.

Термопласты
Полиэтилен – продукт полимеризации этилена, структура (–СН2–СН2–)n, один из самых распространенных полимеров, обладает достаточной прочностью, стой

Реактопласты
Фенолформальдегидные смолы являются основой большого количества пластмасс, лаков и клеев. В результате нагрева смолы происходит химическая реакция, и получается полимер бакелит. Са

Полимеры с наполнителями
Полимеры с наполнителями являются композиционными материалами, которые подробнее мы рассмотрим в следующих разделах. Здесь же приведем свойства некоторых из них. Гетинакс

Эффективность применения полимеров
Современные полимерные материалы все шире применяются в технике из-за их высоких свойств и технологичности. Так например, для изготовления детали из металла требуется сделать отливку, отрезать, обт

Ситаллы
Ситаллы получают на основе неорганических стекол путем их полной или частичной кристаллизации с помощью добавок катализаторов. В результате доля кристаллической фазы составляет 30–90%, размеры крис

Керамика
Керамика — неорганический материал, получаемый путем обжига при высокой температуре 1200—2500°С. Первоначально керамикой называли обожженную глину, «керамикос» по гречески глиняный. Сейчас этот тер

Керамика на основе оксидов
В производстве оксидной керамики используют в основном следующие оксиды: А12О3 (ко­рунд), SiO2, ZrO2, MgO, CaO, BeO и др. Температура плавления чистых ок

Бескислородная керамика
К тугоплавким бескислородным соединениям относятся соединения элементов с углеродом — карбиды, с бором — бориды, с азотом — нитриды, с кремнием — силициды и с серой — сульфиды. Эти соединения отлич

Дисперсноупрочнённые композиционные материалы
Дисперсноупрочненные КМ состоят из основного материала (матрицы) и вкрапленных в неё мелких частиц 10–500 нм (рис. 58.). Матрица несет основную нагрузку, а дисперсные частицы затрудняют движение ди

Волокнистые композиционные материалы.
Волокнистые композиционные материалы представляют собой относительно мягкую матрицу, которая связывает прочные волокна (рис. 59). Основную механическую нагрузку несут волокна, а матрица равномерно

Борноволокнистые материалы
Для армирования используют борные волокна. Такой КМ обладают еще большей прочностью σв = 1300 МПа, легкий ρ = 2000 кг/см3, выдерживает длительный нагрев до температу