Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Электрический ток в полупроводниках

⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 29Следующая ⇒

 

К полупроводникам относятся материалы, сопротивление которых с ростом температуры понижается, а при понижении температуры – возрастает.

Кремний является одним из наиболее широко применяемых полупроводниковых элементов. На внешней оболочке атома кремния находится четыре валентных электрона, которые образуют с соседними атомами ковалентные связи (рис. 52).

Рис. 52 Рис. 53
При повышении температуры ковалентная связь может быть разрушена и в кристаллической решетке появятся свободные электроны. Это приведет к электронной проводимости. Если в электрически нейтральном полупроводнике один из электронов оставляет свое место и переходит в другое, то в оставленном им месте возникает избыток положительного заряда или «дырка», которая ведет себя как положительный заряд, равный по величине заряду электрона. «Дырки» создают дырочную проводимость.

Рассмотренные процессы движения электронов и дырок создают собственную проводимость химически чистого кремния.

Введение в полупроводник примесей сильно влияет на его электрические свойства. Рассмотрим решетку кремния, в которой один атом замещен пятивалентным атомом мышьяка As (рис. 53). Четыре электрона примесного атома будут связаны с соседними атомами кремния, а пятый электрон окажется «лишним». Он создает в полупроводнике электронную примесную проводимость (проводимость n – типа).

Рис. 54
Предположим теперь, что в решетку кремния ввели примесный атом с тремя валентными электронами, например In (индий). Такой атом создает только три связи с соседними атомами. На месте недостающего электрона появится «дырка» (рис. 54). Введение индия приведет к дырочной примесной проводимости (проводимость p – типа).

 

 

Электромагнетизм

 

Магнитное поле

 

Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами. Это было показано в опытах А.Ф. Иоффе. Внутри стеклянной трубки создавался высокий вакуум (рис. 55). Катод

Рис. 55
K нагревался от источника тока и из него вылетали электроны, которые ускорялись электрическим полем и попадали на анод. Возникающий при этом ток фиксировался гальванометром G. Вблизи трубки находилась магнитная стрелка, которая отклонялась. Стрелка реагировала на магнитное поле, которое создавалось движущимися электронами.

Заменив трубку прямолинейным проводником, по которому шел ток такой же силы, как и в трубке, Иоффе установил, что угол поворота магнитной стрелки остался прежним. Таким образом, было доказано, что свободные электронные лучи по своему магнитному действию эквивалентны токам в проводниках.

Рис. 56
Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция B [Тл] (Тесла). Для графического изображения магнитных полей удобно пользоваться линиями магнитной индукции. По касательной к линиям магнитной индукции направлен вектор магнитной индукции . Направление линий и вектора магнитной индукции определяется по правилу буравчика: Если ввинчивать буравчик по направлению движения тока в проводнике, то направление движения его рукоятки укажет направление линий магнитной индукции. Это показано на примере прямолинейного проводника с током (рис. 56).

Рис. 57 Рис. 58

Магнитное поле полосового магнита показано на рис. 57. Магнитное поле катушки с большим числом витков, подобно полю полосового магнита (рис. 58). В пространстве линии магнитной индукции направлены от северного полюса магнита N к южному S (рис. 57, 58).

Закон Ампера

 

В предыдущем параграфе показано, что проводник с током действует на магнитную стрелку. Тогда, в соответствии с третьим законом Ньютона, магнитное поле должно оказывать действие на проводник с током. Это действие было обнаружено А. Ампером. Он установил, что сила F, которая действует на прямолинейный проводник с током, находящийся в однородном магнитном поле, прямо-пропорциональна силе тока I в проводнике, его длине l, магнитной индукции B и синусу угла между направлением тока в проводнике и вектором В.

Рис. 59
– закон Ампера

Из этого закона следует, что

; ()

то есть магнитная индукция – это силовая характеристика магнитного поля.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если четыре пальца левой руки вытянуть в направлении тока, а линии магнитной индукции будут входить в ладонь, то большой палец, отогнутый на 90o, укажет направление силы Ампера (рис. 59).

 

Сила Лоренца


 

Магнитное поле действует не только на проводник с током. Оно действует и на отдельные электрические заряды, движущиеся в магнитном поле.

Найдем выражение для силы, действующей на электрический заряд, который движется в магнитном поле. Запишем закон Ампера:

(полагаем );

Рассмотрим произведение ; .

; – общее число зарядов в проводнике.

– сила, действующая на N зарядов

– сила, действующая на один заряд – сила Лоренца.

Направление действия силы Лоренца определяется правилом левой руки, как и силы Ампера. В общем случае

.

 

Магнитный поток

 

Рис. 60
Потоком вектора магнитной индукции или магнитным потоком через площадку S (рис. 60) называется физическая величина:

[Вб] (Вебер)

где n – нормаль к площадке.

Найдем работу, совершаемую магнитным полем при перемещении проводника с током (рис. 61).

Рис. 61
На проводник с током действует сила Ампера F, которая перемещает проводник на расстояния . Работу найдем из выражения:

; ().

– площадь, заметаемая проводником при движении в магнитном поле. ; .

.

Работа равна произведению силы постоянного тока на величину магнитного потока, через поверхность, которую проводник заметает при своем движении.

 


⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒





Date: 2016-05-25; view: 594; Нарушение авторских прав


mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.008 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию