Метал-напівпровідник

Напівпровідник-напівпровідник

Якщо сплавити напівпровідники з різними типами провідності (n— та p-провідністю), то на межах їх стику утворюється p-n перехід. Вільні електрони з області напівпровідника з n-провідністю рекомбінують з «дірками» напівпровідника з p-провідністю. Утворюється нейтральний шар, який розділяє дві області з електричними зарядами. Створюється різниця потенціалів. Якщо подати напругу негативним знаком на n-область та позитивним на p-область, то електрони будуть здатні подолати нейтральний бар'єр і через діод потече струм (пряме увімкнення діода). Якщо подати напругу позитивним знаком на n-область, а негативним на p-область, то нейтральний шар розшириться і струм протікати не буде.

Метал-напівпровідник

Якщо методом катодного розпилення, або вакуумного осадження, на очищену зону напівпровідника, нанести метал, то утвориться з'єднання метал-напівпровідник. Робота виходу електронів з металу значно більша, ніж у напівпровідника. Тому утвориться різниця робіт виходу, та різниця потенціальних бар'єрів. Це зумовить перехід електронів із напівпровідника до металу, та відсутность переходу електронів із металу до напівпровідни

21) Транзи́стор (англ. transfer — «переносити» і англ. resistor — «опір»)— напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електрода напруги.

Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

22) Термоелектро́нна емі́сія — явище зумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини.

Термоелектронна емісія суттєва для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.

При нагріванні металу енергетичний розподіл електронів в зоні провідності змінюється. З'являються електрони з енергією, що перевищує рівень Фермі. Незначна кількість електронів може набути енергію, яка перевищує роботу виходу. Такі електрони можуть вийти за межі металу, в результаті чого виникає емісія електронів. Величина струму термоелектронної емісії залежить від температури катода, роботи виходу та властивостей поверхні

23) Закони Фарадея (рос. законы Фарадея; англ. Faraday's laws of electrolysis; нім. Faradaysches Gesetze n pl) – основні закони електролізу. Встановлюють взаємозв’язок між кількістю електрики, яка проходить через електропровідний розчин (електроліт), і кількістю речовини, яка виділяється на електродах.

Перший закон: маса m речовини, яка виділилась на електроді під час проходження електричного струму, прямо-пропорційна значенню q електричного заряду, пропущеного через електроліт,

,

де k – електрохімічний еквівалент речовини, m - маса речовини, q - заряд.

Другий закон: електрохімічні еквіваленти елементів прямо-пропорційні їх хімічним еквівалентам.

,

де A - атомна маса речовини, - заряд її йона, F - число Фарадея. Частка A/ν називається хімічним еквівалентом.

24) Електрохімічні процеси широко застосовуються в різних галузях сучасної техніки, в аналітичній хімії, біохімії і т. д. У хімічній промисловості електролізом одержують хлор і фтор, луги, хлорат і перхлорат, надсірчану кислоту і персульфати, хімічно чисті водень і кисень і т. д. При цьому одні речовини одержують шляхом відновлення на катоді, інші - електроокисненням на аноді. Електроліз в гідрометалургії є однією з стадій переробки металовмісткої сировини, що забезпечує отримання товарних металів. У кольоровій металургії електроліз використовується для добування металів з руд та їх очищення. Електролізом з розплавлених середовищ отримують алюміній, магній, титан, цирконій, уран, берилій та ін Для рафінування (очищення) металу електролізом з нього відливають пластини і поміщають їх як анодів в електролізер.

Електро́ліз – розклад речовин (напр., води, розчинів кислот, лугів, розчинених або розплавлених солей тощо) постійним електричним струмом.

25) При малих зовнішніх електричних полях провідність газів зумовлена зовнішніми джерелами іонізації. Розряд, який виникає в таких умовах, називають несамостійним розрядом.

Розряди, які виникають у сильних електричних полях за рахунок іонізації, що виникає при протіканні струму, називаються самостійними газовими розрядами.

26)-

27) Магні́тне по́ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками. Дія магнітного поля на рухомі заряди визначається силою Лоренца.

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі називається силою Ампера. Сили взаємодії провідників зі струмом визначаються законом Ампера.

Нейтральні речовини без електричного струму можуть втягуватися в магнітне поле (парамагнетики) або виштовхуватися з нього (діамагнетики). Виштовхування діамагнетиків з магнітного поля можна використати длялевітації.

Феромагнетики намагнічуються в магнітому полі й зберігають магнітний момент при знятті прикладеного поля.

28) Закон Біо-Савара-Лапласа — закон, який визначає магнітну індукцію навколо провідника, в якому протікає електричний струм. Початково Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар на підставі своїх експериментів сформулювали закон, що визначав напруженість магнітного поля навколо прямолінійного дуже довгого провідника зі струмом. Цей закон називають законом Біо-Савара. П'єр-Симон Лаплас узагальнив результати Біо та Савара, сформулювавши закон, який визначав напруженість магнітного поля в будь-які точці навколо контура зі струмом довільної форми. Хоча історично закон був сформульований для напруженості магнітного поля, в сучасному формулюванні використовується магнітна індукція. За законом Біо-Савара

де — магнітна індукція в точці М на відстані r від прямолінійного провідника із струмом I (мал. 1); k — коефіцієнт пропорційності, величина і розмірність якого залежать від вибору системи одиниць, r — радіус-вектор.

У СІ

,

де - магнітна стала.

У гаусовій системі одиниць

,

де - швидкість світла.

29) Закон повного струму: намагнічуюча сила вздовж контуру дорівнює повному струму, який проходить через поверхню, обмежену цим контуром:

або .

Якщо припустити, що контур сумісний з магнітною лінією, то Н_t=H і

.

Якщо напруженість поля в усіх точках контуру однакова, то

.

Тоді закон повного струму буде мати вид:

.

Закон повного струму є основним законом при розрахунку магнітних кіл і дає можливість у деяких випадках легко визначити напруженість поля.

30) Ефе́кт Хо́лла — явище, при якому виникає поперечна різниця потенціалів під час розміщення провідника з постійним струмом у магнітному полі. Відкритий Едвіном Холлом у 1879 році в тонких пластинах золота.

Ефект Холла, у деяких випадках, дозволяє визначити тип носіїв заряду (електронний або дірковий) у металі або напівпровіднику, що робить його придатним для дослідження властивостей напівпровідників. На основі ефекту Холла функціонують сенсори Холла: прилади, що вимірюють напруженість магнітного поля. Сенсори Холла набули поширення у безколекторних, або вентильних, електродвигунах (сервомоторах). Сенсори закріплюються безпосередньо на статорі двигуна та виступають в ролі датчика положення ротора, що реалізує зворотний зв'язок з положення ротора. На основі ефекту Холла працюють деякі види іонних реактивних двигунів.

31) Магнетики. Речовини, які після внесення в магнітне поле самі стають джерелами додаткового поля, називаються магнетиками. Розрізняють три основні групи магнетиків – діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики.

Діамагнетики. При включенні зовнішнього магнітного поля виникає явище електромагнітної індукції. Електрорушійна сила індукції змінює рух електронів в атомах і молекулах, з’являються додаткові замкнуті струми і пов’язані з ними додаткові магнітні моменти. За правилом Ленца ці моменти направлені так, що речовина намагнічується супроти зовнішнього поля, виникає діамагнетизм. Діамагнетизм притаманний усім речовинам.

Кількісною характеристикою намагнічування феромагнетика (як і будь-якого магнетика) є вектор намагнічування , який являє собою магнітний момент одиниці об'єму, що виникає у зовнішньому магнітному полі . Він пов’язаний із напруженістю магнітного поля _.

32) МАГНІТНІ КОЛА. В конструкцію багатьох електротехнічних пристроїв (елект­ричних машин, трансформаторів, електричних апаратів, вимірю­вальних приладів та ін.) входять магнітні кола.

Магнітним колом називається частина електротехнічного пристрою, що містить феромагнітні тіла, в яких при наявності намагнічуючої сили виникає магнітний потік і уздовж якої замикаються лінії магнітної індукції. Джере­лами намагнічуючої сили можуть бути котушки із струмами, постійні маг­ніти.

Щодо конструкції магнітні кола виконують нерозгалуженими і розгалуженими; застосування того чи іншого виду кола залежить в основному від призначення електромагнітного пристрою.

33) Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторi вихрового електричного поля змінним магнітним полем.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

де — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах N — кількість витків у котушці Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою ,

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

34) Закон електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює за модулем швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.