рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Общие положения

Общие положения - раздел Физика, Физика Все Твердые Тела, Обладающие Электронной Проводимостью, По Величине Электриче...

Все твердые тела, обладающие электронной проводимостью, по величине электрического сопротивления делятся на проводники и полупроводники.

К проводникам относятся все металлы и их сплавы.

К полупроводникам принадлежит ряд чистых элементов IV – VI групп (например, германий, кремний, селен, теллур), большинство оксидов металлов и некоторые другие соединения.

Диэлектриками являются подчас довольно сложные по составу соединения: стекла, органические и неорганические, полимерные вещества и т.д.

Характерная особенность полупроводников – резкая зависимость их электрических свойств от внешних воздействий (температуры, давления, освещения, электрического поля, примесей, которые иногда в миллион раз изменяют электропроводимость проводника).

Полупроводники заполняют по значениям своего удельного сопротивления широчайший интервал между проводниками, у которых удельное сопротивление не превышает Ом·м, и диэлектриками, у которых Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников находится в этом интервале.

Существенное различие между полупроводниками и металлическими проводниками заключается в разной зависимости их удельных сопротивлений от температуры. При температурах, близких к , у металлов удельное сопротивление увеличивается прямо пропорционально изменению температуры:

. (5.1)

У полупроводников при тех же условиях удельное сопротивление убывает по экспоненциальному закону:

. (5.2)

В приведенных формулах – термический коэффициент сопротивления; и – постоянные, зависящие от физических свойств полупроводника; – абсолютная температура.

Графически эти зависимости изображены на рис. 5.1: а) – для металлов; б) – для полупроводников.

 
 

Особенности электрических свойств металлов и полупроводников находят свое объяснение в зонной теории проводимости.

В любом кристаллическом теле электроны, как и в атоме, распределены по энергетическим уровням. Это значит, что энергия электронов в твердом теле квантуется, т.е. принимает лишь дискретные значения, называемые уровнями энергии. Электроны при этом подчиняются принципу запрета Паули: в любой квантовой системе (атоме, молекуле, кристалле и т.д.) на каждом энергетическом уровне может находиться не более двух электронов, причем собственные моменты импульса (спины) электронов, занимающих один и тот же уровень, должны иметь противоположные направления.

Разрешенные уровни энергии в кристалле группируются в зоны. Схема энергетических уровней для полупроводников изображена на рис. 5.2, где I – валентная зона, полностью заполненная связанными электронами; II – зона проводимости, свободная от электронов; III – запрещенная зона, ширина которой равна .

Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, необходимо сообщить ему дополнительную энергию, равную или большую, чем .

Электрическое поле такой напряженности, при которой не происходит электрический пробой кристаллов, не в состоянии сообщить электрону такую энергию. У полупроводников ширина запрещенной зоны эВ. В отличие от металлов и изоляторов в полупроводниках тепловое движение способно переводить электроны из одной зоны в другую. Повышение температуры приводит к тому, что концентрация электронов в зоне проводимости и электропроводность увеличивается. Этот эффект, как показывают расчеты, существенно превосходит уменьшение проводимости из-за столкновений с ионами кристаллической решетки.

Термосопротивления (термисторы) – это активные полупроводниковые нелинейные сопротивления, величина которых зависит от температуры. Сопротивление термистора при нормальных условиях резко убывает с повышением температуры. Термисторы изготавливают из специальных полупроводниковых материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления, различной формы и размеров в зависимости от их назначения. Они широко применяются в самых различных областях науки и техники: в системах автоматического управления и регулирования, для измерения температур и мощностей электромагнитных излучений, компенсации температурных изменений параметров электрических цепей, стабилизации напряжения, в системах пожарной сигнализации и т.д.

Такое разнообразие в практическом применении термисторов обусловлено их преимуществами по сравнению с другими типами датчиков: высокой температурной чувствительностью, малыми габаритными размерами и соответственно малыми теплоемкостью и инерционностью, простотой и надежностью конструкции и возможностью проведения дистанционных измерений.

Зависимость сопротивления от температуры – основная характеристика термистора, другая его важная характеристика – вольт-амперная.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Физика

Украины.. Украинская инженерно педагогическая академия.. Кафедра физики теоретической и общей электротехники..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Общие положения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Харьков 2011
  УДК 531:534 (076.5)     «ФИЗИКА: «КВАНТОВАЯ ОПТИКА. АТОМНАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА», методически

Общие положения
Тепловое излучение – это электромагнитное излучение тел, обусловленное их нагреванием. Тепловое излучение осуществляется за счет хаотического теплового движения составляющих тело частиц. Т

Описание установки
Схематически устройство пирометра показано на рис. 1.1. Оптический пирометр состоит из зрительной трубы, внутри которой прибли

Порядок выполнения работы и обработка результатов эксперимента
Продольным перемещением окуляра пирометра сфокусировать нить по глазу наблюдателя. Для измерения температуры ленты накала лампы-излучателя подать питание от электросети. Когда лента накали

Основные положения
  Явление испускания электронов веществом под действием света называется внешним фотоэффектом. Фотоэффект принадлежит к числу явлений, в которых проявляются корпускулярные свойства св

Порядок выполнения работы
  Включить осветитель и установить начальное положение светового зайчика гальванометра на нуле шкалы при закрытом фотоэлементе. Поместить светофильтр перед фотоэлементом, вкл

Общие положения
  Полупроводники занимают по величине электропроводности промежуточное положение между металлами и изоляторами. Их проводимость растет с повышением температуры. Полупроводниками являю

Описание установки
      В работе исследуется селено

Порядок проведения работы и обработка экспериментальных данных
Включить установку схема электрической цепи, которой приведена на рис. 3.7. Снять вольт-амперную характеристику прямого и обратного

Общие положения
  Твердые тела по своим электрическим свойствам делятся на проводники, полупроводники и изоляторы. Различия в их свойствах могут быть объяснены в рамках зонной теории твердых тел. Рас

Описание установки и метода измерений
  Термисторы – это полупроводниковые сопротивления, изготавливаемые обычно в виде таблеток или цилиндров малого размера.

Порядок проведения работы и обработка экспериментальных данных
  Проверить мостиковую схему. Определить сопротивление термистора при комнатной температуре и сопротивлениях и

Описание установки и метода измерений
  Снятие вольтамперной характеристики предполагает в данной работе определение зависимости между приложенным к термистору напряжением и током, протекающим через это сопротивление.

Порядок выполнения работы
  Движок потенциометра перед началом работы установить в нулевое положение. С помощью потенциометра подать на схему (рис. 5.4) напряжение порядка 30 В и затем увеличивать его

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги