Электропроводность полупроводников - раздел Высокие технологии, Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с Появление Электрического Тока В Полупроводнике Возможно Лишь Тогда, Когда Час...
Появление электрического тока в полупроводнике возможно лишь тогда, когда часть электронов покидает заполненную валентную зону и переходит в зону проводимости, где они становятся носителями электрического тока. Для такого перехода электроны должны пройти запрещенную зону, для чего необходима определенная энергия, которую полупроводник может получить в виде света или теплоты. При нагреве увеличивается концентрация носителей электрического тока, а электрическое сопротивление полупроводника уменьшается.
Чем больше ширина запрещенной зоны, тем выше должна быть температура нагрева полупроводника для разрушения ковалентных связей и образования носителей тока. Так, у кремния ширина запрещенной зоны существенно больше, чем у германия, поэтому при нагреве кремний сохраняет высокие постоянные значения электрического сопротивления до высоких температур. Это позволяет использовать кремниевые приборы для работы при более высоких температурах, чем германиевые.
Проводимость в химически чистом полупроводнике называется собственной проводимостью, а полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность, - собственным полупроводником. Однако получить химически чистые элементы весьма сложно. Вследствие этого полупроводники всегда содержат примеси, которые меняют характер и величину проводимости. Электрическая проводимость, обусловленная присутствием примесей в полупроводнике, называется примесной.
На электропроводность полупроводников большое влияние оказывает воздействие внешних факторов: тепловой энергии, деформации, воздействие света и сильных электрических полей. Температурная зависимость удельной проводимости полупроводника есть результат изменения концентрации и подвижности носителей заряда. В области низких температурполупроводник характеризуется примесной электропроводностью, а в области высоких температур - собственной электропроводностью.
Электропроводность твердых кристаллических тел изменяется при деформации вследствие увеличения или уменьшения (растяжение, сжатие) межатомных расстояний, приводящих к изменению концентрации и подвижности носителей. Величиной, численно характеризующей изменение удельной проводимости (удельного сопротивления) полупроводников при определенном виде деформации, является тензочувствительностъ
Световая энергия, поглощаемая полупроводником, вызывает появление в нем дополнительное количество носителей зарядов, что приводит к возрастанию электропроводности полупроводника.
Сильные электрические поля вызывают интенсивный рост удельной проводимости, приводящей к разрушению структуры полупроводника.
Все темы данного раздела:
Лекция 1
Предмет материаловедения. Взаимосвязь структуры и свойств материалов.
Материаловедение – это наука, изучающая связь между составом, строением и свойствами материалов, закономерности их изм
Взаимосвязь структуры и свойств материалов
Свойства материала определяются его структурой, которая по степени локальности может быть разделена на следующие ступени:
- макроструктура, составляющие которой различаются невооруженным г
Фазы и структурные составляющие металлических сплавов. Диаграммы состояния.
Основными техническими материалами являются металлические сплавы, состоящие из двух и более компонентов (металлов и неметаллов). Входящие в состав сплава компоненты, взаимодействуя между собой в, з
Диаграмма с идеальной эвтектикой
В диаграммах с эвтектикой линии ликвидуса и солидуса касаются друг друга в точке С, то есть существует такой сплав, который кристаллизуется не в интервале температур, а при постоянной температуре Т
Механические и специальные свойства материалов
Свойство – это качественная или количественная характеристика материала, определяющая общность или отличие его от других материалов и служащая основой выбора материала для использования его в конкр
Лекция 4. Формирование структур литых материалов. Литейные технологии
Расплав чистого металла при охлаждении ниже равновесной температуры плавления (зат
Форма первичных кристаллов и строение слитка.
Лекция 5. Железоуглеродистые сплавы. Система железо - графит и железо - цементит.
Наибольшее распространение среди конструкционных материалов имеют сплавы железа с углеродом: стали и чугуны.
Конечно, промышленные стали и чугуны являются многокомпонентными сплавами и сод
Железоуглеродистых сплавов
При смешении железа и углерода образуются следующие фазы:
- жидкий и твердые растворы углерода в железе, а также такие твердые фазы как, химическое соединение карбид железа Fe3C
Лекция 6. Основы термической обработки сталей и сплавов.
Стали, двухфазные алюминиевые бронзы, сплавы на основе титана претерпевают эвтектоидное превращение. Теоретической основой термической обработки таких сплавов являются следующие превращения при наг
Превращения в стали при нагреве
Таким образом при нагреве стали выше Ас1 происходит превращение обратное эвтектоидному:
П®А, или (a+Fe3C)®g.
В интервале температур Ас1 - Ас3
Превращения аустенита при охлаждении
При охлаждении ниже критической точки Аr3 в интервале Аr3-Аr1 из аустенита начинают выделяться в доэвтектоидных сталях избыточный ф
Превращения при отпуске закаленной стали
После закалки сталь имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Свежезакаленное состояние стали характеризуется крайней нестабильностью структуры и свойств, высокими остаточ
Изменение свойств стали при термической обработке
Закаленная сталь, имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита и характеризуется высокой твердостью, зависящей от содержания углерода.
Поверхностное упрочнение стальных изделий
Если наряду с работой в условиях сложного напряженного состояния, деталь подвергается интенсивному износу, применяют поверхностное упрочнение: используют поверхностную закалку, чаще всего с нагрева
Практические вопросы термической обработки стали
Закалка стали состоит в нагреве до температуры аустенитизации, выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью не менее критической скорости закалки.
Температуру нагрева под
Лекция 8. Конструкционные и специальные стали и сплавы
Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин или механизмов и строительных конструкций. Они могут быть углеродистыми или легированными.
Углеродистые стал
Специальные стали и сплавы.
Инструментальная сталь.Инструменты можно условно разделить на измерительные, штамповые и режущие, условия работы этих групп инструментов существенно разнятся, соответственно и треб
Коррозионностойкие (нержавеющие) и кислотостойкие стали и сплавы
Углеродистые и низколегированные стали под действием воды, воздуха и других сред могут подвергаться поверхностному разрушению – коррозии. В результате коррозии ежегодно теряется около 10% общего ко
Износостойкие стали и сплавы
Механизм износа разнообразен и зависит от условий изнашивания, но в общем виде он заключается в удалении ( вырывании) частиц металла с поверхности под действием внешних сил трения.
К износ
Титан и его сплавы
Титан существует в двух модификациях: ниже 883°C устойчива гексагональная a-модификация, плотность 4,505 кг/дм3; выше 883°C устойчива b-модификация с кубической объемно-центрированной решеткой и пл
Медь и её сплавы.
Кристаллическая решетка металлической меди кубическая гранецентрированная, плотность 8,92 г/см3, температура плавления 1083,4°C. Медь среди всех других металлов обладает одной из самых высоких тепл
Алюминий и его сплавы
По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физически
Сплавы на основе никеля
Никелевые сплавы применяются в основном как жаропрочные и коррозионностойкие материалы.
Чистый никель имеет низкий предел длительной прочности (
Лекция 14.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Классификация веществ по электрическим свойствам в соответствии с зонной теорией
Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэл
Материалы высокой проводимости
Проводниковые материалы, кроме высокой электрической проводимости, должны иметь достаточную прочность, пластичность, коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в некоторых случаях высокую изно
Сплавы с высоким электросопротивлением
Сплавы для нагревательных элементов печей
Сплавы для электронагревательных элементов печей являются жаростойкими проводниковыми материалами на основе никеля, хрома, железа и некоторых друг
Сверхпроводники и криопроводники
Особую группу материалов высокой электрической проводимости представляют сверхпроводники. Наличие у вещества практически бесконечной удельной проводимости было названо сверхпроводимостью
Полупроводниковые материалы
Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками. При незначительных внешних возде
Полупроводниковые материалы
Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками. При незначительных внешних возде
Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе
Помимо элементов (Ge, Si), обладающих свойствами полупроводников, широкое применение в электротехнике получили полупроводниковые соединения - карбид кремния SiC, арсенид галлия GaAs, антимонид инди
Диэлектрические материалы
Назначение и классификация диэлектриков
Термины «электроизоляционный материал» и «диэлектрический материал» не совсем равнозначны. К основным электрическим свойствам диэлектриков наряду с
Газообразные диэлектрики
Электрическая прочность, характеризуемая напряжённостью однородного электрического поля, при которой происходит резкое, скачкообразное увеличение электрической проводимости (пр
Жидкие диэлектрики
В качестве диэлектриков применяют различные по химической природе и горючести жидкости – минеральные и растительные масла, а также синтетические жидкие вещества.
Синтетические жидкие диэлектрики
Ранее широко применялись синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов, обладающих высокой термоокислительной и электрической стабильностью
Контактные материалы
В качестве контактных материалов для разрывных контактов, помимо чистых тугоплавких металлов (Сг, W), применяются различные сплавы и металлокерамические композиции на основе порошков серебра и окис
Магнитные материалы
Магнитная восприимчивость - величина, характеризующая способность вещества намагничиваться в магнитном поле. Вектор намагниченности М, т.е. магнитный момент единицы объема веще
Магнитомягкие материалы
Помимо малой коэрцитивной силы (Нс<4кА/м) магнитомягкие материалы должны обладать высокой магнитной проницаемости и большой индукцией насыщения, чтобы пропускать максимальный м
Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
В приборостроении в ряде случаев требуются сплавы с самыми разнообразными свойствами, например, сплавы с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения стекла, или с к
Формирование структур литых материалов. Литейные технологии
Расплав чистого металла при охлаждении ниже равновесной температуры плавления (зат
Форма первичных кристаллов и строение слитка.
Сварочное производство
Сварка— высокопроизводительный и универсальный технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при и
Электроды для дуговой сварки и наплавки
При ручной дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды и некоторые другие вспомогательные материалы.
Неплавящиеся электроды предназн
Режимы ручной дуговой сварки плавящимся электродом
Под режимом сварки понимают совокупность условий протекания процесса сварки, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При ручной
Виды и характеристика стружки
При обработке заготовок резанием образуется сливная стружка, стружка скалывания или надлома. При обработке пластичных материалов образуется сливная стружка в виде спл
Геометрия прямого токарного резца
Рассмотрим параметры режущего инструмента на примере прямого токарного проходного резца
Тепловыделение и износ инструмента
Сила резания — это сила сопротивления перемещению режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Результатом сопротивления металла заготовки процессу резания является возникновение реа
Инструментальные материалы
Основными требованиями к инструментальным материалам являются высокая твердость и теплостойкость, т.е. способность сохранять высокую твердость до высоких температур, развивающихся в зоне резания.
Группа 0 — резервная
- группа 1 — токарные станки имеют типы
- - 0 — специализированные автоматы и полуавтоматы;
- - 1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы;
Лезвийная обработка деталей машин
В лезвийной обработке (в зависимости от вида и направления движений резания, вида обработанной поверхности) можно выделить следующие технологические методы: точение, строгание, долбление, протягива
Отделочная обработка деталей машин
Отделочная обработка, т.е. финишные операции при изготовлении деталей позволяют получить обработанную поверхность с размерной точностью, соответствующей 4 —5-му квалитету и шероховатости Rz
Новости и инфо для студентов