Лабораториялық жұмыс Физика кафедрасының 20 ж
ӨТКІЗГІШТІҢ ЖӘНЕ ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІҢ КЕДЕРГІСІНІҢ ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ ТӘУЕЛДІЛІГІН ОҚЫП ҮЙРЕНУ
жүктеу/скачать 2,1 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР
| ӨТКІЗГІШТІҢ ЖӘНЕ ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІҢ КЕДЕРГІСІНІҢ ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ ТӘУЕЛДІЛІГІН ОҚЫП ҮЙРЕНУ.
МАҚСАТЫ:Өткізгіш кедергісінің температуралық коэффицентік және жартылай өткізгіштің тыйым салынған аймағының енін анықтау; ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: реттегіші бар тұрақты кернеу көзі, «Өткізгіш және жартылай өткізгіштің кедергісінің температуралық тәуелділігін оқып үйрену» КІРІСПЕ Электірлік қасиеттеріне байланысты заттарды өткізгіштер, диэлектриктер және жартылай өткізгіштер деп үшке бөледі. Нақты өткізгіштер болып меншікті кедергісі Ом∙м-нан кіші болып келетін металдар болып табылады. Жартылай өткізгіштердің меншікті электр кедергісі әдетте ...Ом*м аралығында жатады. Меншікті кедергісі Омм-нан үлкен болып келетін материалдар диэлектрикке жатады. Жартылай өткізгіштерге Д.И.Менделеевтің элементтер кестесінінң III-IV топ элементтер қатары (B, Ge, Si, As, Te және т.б ) сондай-ақ химиялық қосылыстардың бірнеше түрі (GaAS, GaP, ZnS, SiC және т.б ) жатады. Сыртқы жағдайларға (температура, қысым) байланысты бір зат әртүрлі класстарға жатуы мүмкін. Мысалы, германий сұйық азоттың 77 К температурасында-диэлектрик, бөлму температурасында-жартылай өткізгіш, ал сұйық Ge-өткізгіш. Теория заттардың толық негізделген классификациясын береді. Кванттық теорияға сәйкес атомдағы электрондар энергетикалық деңгейлер деп аталатын энергияның белгілі мәндеріне ие болуы мүмкін. Жеке атомдар кристалға біріккен кезде осы деңгейлер рұқсат етілген энергетикалық аймақтар түзеді. Осындай аймақтарды бөлетін аралық тиым салыңған аймақ деп аталады.(1-сурет). Энергетикалық аймақтың барлық деңгейлеріне электрондар орналасса, аймақ толтырылған болып есептеледі. Паули принціпіне сәйкес бір энергетикалық деңгейде спиндері қарама-қарсы бағыттылған екі электроннан артық электрон болуы мүмкін емес. Егер осы аймақтың барлық деңгейлерінде электрондар болмаса, аймақ бос болып есептеледі. 1-сурет. Энергетикалық аймақтар. Энергетикалық аймақтардың түсіндірілуі: ВЗ-валенттік аймақ; СЗ-бос аймақ; -тыйым салынған аймақ; Аймақтың толтырылған бөлігі штрихпен көрсетілген. (T=0 K) Егер заттардың электрлік қасиетін түсіндіретін атомдардың валенттлік электрондары толтырылған (валенттілік) аймақты келесі рұқсат етілген аймақ бос болатындай етіп толық толтырса, онда мұндай заттың электр өткізгіштігі нольге тең және ол диэлектрик болып табылады. Расында заттан ток өткенде сыртқы электр өрісінің әсерінен электрондардың қозғалысы пайда болады, ол электрондардың энергиясының артқанын білдіреді, яғни олар жоғары бос энергетикалық деңгейге көшеді. Толтырылған валенттілік зонада мұндай деңгейлер болмаса, онда осындай аймақтық құрылымдағы затта электронды сыртқы электр өрісі үдете алмайды. Валенттілік аймақтан өткізгіштік аймаққа электрондарды көшіру үшін оларға delta W тыйым салынған аймақтың енінен кем болмайтын энергия беру қажет. Кейбір электрондар осы энергияны затты жарықпен сәулелендіргенде немесе атомдардың жылулық қозғалысының есебінен алады. Сондықтан қалыпты температурада (T=300K) өткізгіштік аймақта бірнеше электрондар орналасады. Олардың концентрациясына қарай зат бірде диэлектрик, кейде жартылай өткізгіш болуы мүмкін, бұл топтардың айырмашылығы тыйым салынған аймақтың ені delta W және Т температураның мәндерімен анықталады. Жартылай өткізгіштер үшін бөлме температурасында диэлектриктер үшін delta W-2эВ жоғары. Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің температуралық тәуелділігі өткізгіштік аймаққа өткен ток тасымалдаушы-электрондардың концентрацияның өзгерісімен анықталады. Температура артса, олардың концентрациясы экспоненциялды өседі, сондықтан температура артса таза жартылай өткізгіштердің R кедергісі
заңы бойынша кемиді, мұндағы А- температуаға көп тәуелді болмайтын шама, Дж/К-Больцан тұрақтысы. Өткізгіштердін аймақтық құрылымы өзгеше болады. Валенттік электроды аймақты шамамен жартысына дейін толтырады (1 суретке қара ), бұл электрондардың сыртқы электр өріснің әсерінен еркін қозғалуына мүмкіндік береді. Валенттілік аймақ иөткізгіштік электрондардың концетрациясы температураға тәуелді емес, бұл өткізгіштін жартылай өткізгіш пен дэлектрикпен басты айырмашылығ. Өткізгіштер ушін кедергінің температураға тәуелділігі дэлектрикке қарағанда әлсіздеу.ол электродардың кристалдардық тордың иондарымен өзара әсерлесу кезіндегі шашыраумен анықталады. Температура артқан сайын иондардың тербелістерінің амплитудасы артады,бұл металдағы өткізгіш электрондардың еркін жүру жолының ұзындығын кемуіне алып келеді . Сондықтан өткізгіштердің R электр кедергісі
Сызықты заң бойынша артады; мұндағы -цельсий градус тағы температура, ғы градустағы өткізгіштің кедергісі; -кедергінің температуралық коэффисенті (КТК). жүктеу/скачать 2,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|