• Центр обучения
  • Контакты
  • ...
    Москва ул. Каширское шоссе 19 к.1
    +7 (495) 116-02-21
    Заказать звонок
    СДО
    Проект ГК "Каширский Двор"
    Календарь мероприятий
    Направления
    • Отделочник. Отделочные работы в доме
      Отделочник. Отделочные работы в доме
      • Отделочник
      • Лепные работы
      • Малярные работы
      • Смотреть полностью
    • Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
      Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
      • Тех надзор заказчика
      • Общие сведения о исполнительной документации
      • Журналы работ
      • Смотреть полностью
    • Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
      Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
      • Строительство. Общие положения - 1 ч.
      • Строительство. Общие положения - 2 ч.
      • Планирование строительства - 1 ч.
      • Смотреть полностью
    • Слесарь-электрик
      Слесарь-электрик
      • Основы металловедения
      • Электрические свойства металлов - 1 ч.
      • Электрические свойства металлов - 2 ч.
      • Смотреть полностью
    • Инженерные сети и системы
      Инженерные сети и системы
      • Строительство. Общие положения - 1 ч.
      • Строительство. Общие положения - 2 ч.
      • Особенности и принципы строительства
      • Смотреть полностью
    • Организация и технология проведения строительных работ
      Организация и технология проведения строительных работ
      • Подготовка строительного производства
      • Проект организации строительства и проект производства работ
      • Определение основных решений по инженерной подготовке строительной площадки
      • Смотреть полностью
    • Слесарь-сантехник
      Слесарь-сантехник
      • Свойства материалов
      • Металлы и сплавы - 1 ч.
      • Металлы и сплавы - 2 ч.
      • Смотреть полностью
    • Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
      Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
      • Основные положения трудового права - 1 ч.
      • Основные положения трудового права - 2 ч.
      • Менеджмент качества в строительных организациях
      • Смотреть полностью
    Бренды
    Медиацентр
      Календарь мероприятий
      Направления
      Отделочник. Отделочные работы в доме
      • Отделочник
      • Лепные работы
      • Малярные работы
      • Настилка паркета
      • Настилка полов пластиком
      • Облицовка плитками
      • Оклеивание обоями
      • Отделка паркета
      • Стекольные работы
      • Штукатурные работы
      Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
      • Тех надзор заказчика
      • Общие сведения о исполнительной документации
      • Журналы работ
      • Земляные работы
      • Фундаменты
      • Стены
      • Полы
      • Ремонт кровли
      • Контроль бетона
      • Сварочные работы
      • Защита металлоконструкций
      • Отделочные работы
      • Электроснабжение
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Контроль качества дорожно-строительных работ
      • Государственный строительный надзор
      • Авторский надзор
      Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
      • Строительство. Общие положения - 1 ч.
      • Строительство. Общие положения - 2 ч.
      • Планирование строительства - 1 ч.
      • Планирование строительства - 2 ч.
      • Особенности и принципы строительства
      • Организация безопасных условий работы на строительной площадке
      • Контроль качества строительства - 1 ч.
      • Контроль качества строительства - 2 ч.
      • Реконструкция объектов капитального строительства
      • Особенности строительного проектирования в условиях реконструкции зданий и сооружений
      • Особенности организации и ведения строительных потоков
      • Безопасность при выполнении работ по реконструкции
      • Организация и управление капитальным ремонтом
      • Ремонт объектов капитального строительства
      • Методы ремонта различных элементов конструкций
      Слесарь-электрик
      • Основы металловедения
      • Электрические свойства металлов - 1 ч.
      • Электрические свойства металлов - 2 ч.
      • Способы обработки конструкционных материалов
      • Электротехника
      • Слесарные работы - 1 ч.
      • Слесарные работы - 2 ч.
      • Электромонтажные работы
      • Монтаж электрооборудования
      Инженерные сети и системы
      • Строительство. Общие положения - 1 ч.
      • Строительство. Общие положения - 2 ч.
      • Особенности и принципы строительства
      • Внутренние сети инженерно-технического обеспечения. Понятие
      • Внутренние инженерных системы отопления
      • Вентиляционные системы и системы кондиционирования воздуха
      • Системы диспетчеризации
      • Слаботочные системы
      • Системы электроснабжения
      • Внутренние инженерные системы водоснабжения и канализации
      Организация и технология проведения строительных работ
      • Подготовка строительного производства
      • Проект организации строительства и проект производства работ
      • Определение основных решений по инженерной подготовке строительной площадки
      • Планирование строительства - 1 ч.
      • Планирование строительства - 2 ч.
      • Сетевое планирование
      • Поточная организация строительства
      • Материально-техническое обеспечение
      • Общее описание технологии выполнения основных видов работ
      • Виды строй генпланов
      • Контроль качества строительства - 1 ч.
      • Контроль качества строительства - 2 ч.
      • Государственный строительный надзор
      • Авторский надзор
      • Правила техники безопасности в строительстве
      • Обеспечение экологической безопасности при проведении строительных работ - 1 ч.
      • Обеспечение экологической безопасности при проведении строительных работ - 2 ч.
      Слесарь-сантехник
      • Свойства материалов
      • Металлы и сплавы - 1 ч.
      • Металлы и сплавы - 2 ч.
      • Композиционные материалы
      • Внутренний водопровод зданий
      • Внутренняя канализация
      • Отопление
      • Сборка трубопроводных систем
      • Неисправности в работе санитарно- технических систем зданий и их устранение
      Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
      • Основные положения трудового права - 1 ч.
      • Основные положения трудового права - 2 ч.
      • Менеджмент качества в строительных организациях
      • Конструкционные материалы
      • Сопротивление материалов
      • Обязанности работодателя по обеспечению безопасных условий и охраны труда
      • Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений
      • Вредные вещества и предупреждение отравлений
      • Общие положения пожарной безопасности
      • Электробезопасность
      • Основы предупреждения производственного травматизма
      • Техническое обеспечение безопасности производственной деятельности
      • Обеспечение работников средствами индивидуальной защиты
      • Действия рабочих и служащих при пожарах
      Бренды
      Медиацентр
      СДО
      Календарь мероприятий
      Направления
      • Отделочник. Отделочные работы в доме
        Отделочник. Отделочные работы в доме
        • Отделочник
        • Лепные работы
        • Малярные работы
        • Смотреть полностью
      • Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
        Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
        • Тех надзор заказчика
        • Общие сведения о исполнительной документации
        • Журналы работ
        • Смотреть полностью
      • Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
        Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
        • Строительство. Общие положения - 1 ч.
        • Строительство. Общие положения - 2 ч.
        • Планирование строительства - 1 ч.
        • Смотреть полностью
      • Слесарь-электрик
        Слесарь-электрик
        • Основы металловедения
        • Электрические свойства металлов - 1 ч.
        • Электрические свойства металлов - 2 ч.
        • Смотреть полностью
      • Инженерные сети и системы
        Инженерные сети и системы
        • Строительство. Общие положения - 1 ч.
        • Строительство. Общие положения - 2 ч.
        • Особенности и принципы строительства
        • Смотреть полностью
      • Организация и технология проведения строительных работ
        Организация и технология проведения строительных работ
        • Подготовка строительного производства
        • Проект организации строительства и проект производства работ
        • Определение основных решений по инженерной подготовке строительной площадки
        • Смотреть полностью
      • Слесарь-сантехник
        Слесарь-сантехник
        • Свойства материалов
        • Металлы и сплавы - 1 ч.
        • Металлы и сплавы - 2 ч.
        • Смотреть полностью
      • Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
        Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
        • Основные положения трудового права - 1 ч.
        • Основные положения трудового права - 2 ч.
        • Менеджмент качества в строительных организациях
        • Смотреть полностью
      Бренды
      Медиацентр
        Электрические свойства металлов - 2 ч.
        • Календарь мероприятий
        • Направления
          • Назад
          • Направления
          • Отделочник. Отделочные работы в доме
            • Назад
            • Отделочник. Отделочные работы в доме
            • Отделочник
            • Лепные работы
            • Малярные работы
            • Настилка паркета
            • Настилка полов пластиком
            • Облицовка плитками
            • Оклеивание обоями
            • Отделка паркета
            • Стекольные работы
            • Штукатурные работы
          • Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
            • Назад
            • Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
            • Тех надзор заказчика
            • Общие сведения о исполнительной документации
            • Журналы работ
            • Земляные работы
            • Фундаменты
            • Стены
            • Полы
            • Ремонт кровли
            • Контроль бетона
            • Сварочные работы
            • Защита металлоконструкций
            • Отделочные работы
            • Электроснабжение
            • Водоснабжение и водоотведение
            • Контроль качества дорожно-строительных работ
            • Государственный строительный надзор
            • Авторский надзор
          • Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
            • Назад
            • Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
            • Строительство. Общие положения - 1 ч.
            • Строительство. Общие положения - 2 ч.
            • Планирование строительства - 1 ч.
            • Планирование строительства - 2 ч.
            • Особенности и принципы строительства
            • Организация безопасных условий работы на строительной площадке
            • Контроль качества строительства - 1 ч.
            • Контроль качества строительства - 2 ч.
            • Реконструкция объектов капитального строительства
            • Особенности строительного проектирования в условиях реконструкции зданий и сооружений
            • Особенности организации и ведения строительных потоков
            • Безопасность при выполнении работ по реконструкции
            • Организация и управление капитальным ремонтом
            • Ремонт объектов капитального строительства
            • Методы ремонта различных элементов конструкций
          • Слесарь-электрик
            • Назад
            • Слесарь-электрик
            • Основы металловедения
            • Электрические свойства металлов - 1 ч.
            • Электрические свойства металлов - 2 ч.
            • Способы обработки конструкционных материалов
            • Электротехника
            • Слесарные работы - 1 ч.
            • Слесарные работы - 2 ч.
            • Электромонтажные работы
            • Монтаж электрооборудования
          • Инженерные сети и системы
            • Назад
            • Инженерные сети и системы
            • Строительство. Общие положения - 1 ч.
            • Строительство. Общие положения - 2 ч.
            • Особенности и принципы строительства
            • Внутренние сети инженерно-технического обеспечения. Понятие
            • Внутренние инженерных системы отопления
            • Вентиляционные системы и системы кондиционирования воздуха
            • Системы диспетчеризации
            • Слаботочные системы
            • Системы электроснабжения
            • Внутренние инженерные системы водоснабжения и канализации
          • Организация и технология проведения строительных работ
            • Назад
            • Организация и технология проведения строительных работ
            • Подготовка строительного производства
            • Проект организации строительства и проект производства работ
            • Определение основных решений по инженерной подготовке строительной площадки
            • Планирование строительства - 1 ч.
            • Планирование строительства - 2 ч.
            • Сетевое планирование
            • Поточная организация строительства
            • Материально-техническое обеспечение
            • Общее описание технологии выполнения основных видов работ
            • Виды строй генпланов
            • Контроль качества строительства - 1 ч.
            • Контроль качества строительства - 2 ч.
            • Государственный строительный надзор
            • Авторский надзор
            • Правила техники безопасности в строительстве
            • Обеспечение экологической безопасности при проведении строительных работ - 1 ч.
            • Обеспечение экологической безопасности при проведении строительных работ - 2 ч.
          • Слесарь-сантехник
            • Назад
            • Слесарь-сантехник
            • Свойства материалов
            • Металлы и сплавы - 1 ч.
            • Металлы и сплавы - 2 ч.
            • Композиционные материалы
            • Внутренний водопровод зданий
            • Внутренняя канализация
            • Отопление
            • Сборка трубопроводных систем
            • Неисправности в работе санитарно- технических систем зданий и их устранение
          • Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
            • Назад
            • Дополнительные направления по организации и безопасности общестроительных работ
            • Основные положения трудового права - 1 ч.
            • Основные положения трудового права - 2 ч.
            • Менеджмент качества в строительных организациях
            • Конструкционные материалы
            • Сопротивление материалов
            • Обязанности работодателя по обеспечению безопасных условий и охраны труда
            • Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений
            • Вредные вещества и предупреждение отравлений
            • Общие положения пожарной безопасности
            • Электробезопасность
            • Основы предупреждения производственного травматизма
            • Техническое обеспечение безопасности производственной деятельности
            • Обеспечение работников средствами индивидуальной защиты
            • Действия рабочих и служащих при пожарах
        • Бренды
        • Медиацентр
        • Мой кабинет
        • +7 (495) 116-02-21
        Москва ул. Каширское шоссе 19 к.1
        info@profikd.ru
        • Вконтакте
        • Telegram
        • Одноклассники
        • Главная
        • Учебные материалы
        • Слесарь-электрик
        • Электрические свойства металлов - 2 ч.

        Электрические свойства металлов - 2 ч.

        Описание

        1.4. Полупроводники

        Полупроводники - вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение между электропроводностью металлов (106-104 Ом-l см-l) и диэлектриков (10-8-10-12 Ом-l). Характерная особенность полупроводников – возрастание электропроводности с ростом температуры; при низких температурах электропроводность полупроводников мала; на нее влияют свет, сильное электрическое поле, потоки быстрых частиц и т. д. Высокая чувствительность электропроводности к содержанию примесей и дефектов в кристаллах также характерна для полупроводников. К полупроводникам относится большая группа веществ (Ge, Si и др.). Носителями заряда в полупроводниках являются электроны проводимости и дырки. В идеальных кристаллах они появляются всегда парами, так что их концентрации равны. В реальных кристаллах, содержащих примеси и дефекты структуры, равенство концентраций электронов и дырок может нарушаться и проводимости осуществляется практически только одним типом носителей. Особенности полупроводников определяют их применение.

        Терминология и основные понятия

        Полупроводники, или полупроводниковые соединения, бывают собственными и примесными.

        Собственные полупроводники — это полупроводники, в которых нет примесей (доноров и акцепторов). Собственная концентрация ni - концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике (электронов в зоне проводимости n и дырок в валентной зоне r, причем n = р = ni. При Т = 0 в собственном полупроводнике свободные носители отсутствуют (n = р = 0). При Т > 0 часть электронов забрасывается из валентной зоны в зону проводимости. Эти электроны и дырки могут свободно перемещаться по энергетическим зонам. Дырка — это способ описания коллективного движения большого числа электронов (примерно) в неполностью заполненной валентной зоне. Электрон — это частица, дырка — это квазичастица. Электрон можно инжектировать из полупроводника или металла наружу (например, с помощью фотоэффекта), дырка же может существовать только внутри полупроводника.

        Легирование — введение примеси в полупроводник, в этом случае полупроводник называется примесным. Если в полупроводник, состоящий из элементов 4 группы (например, кремний или германий), ввести в качестве примеси элемент 5 группы, то получим донорный полупроводник (у него будет электронный тип проводимости), или полупроводник n-типа. Если же ввести в качестве примеси элемент 3 группы, то получится акцепторный полупроводник, обладающий дырочной проводимостью (р-тип).

        Для того чтобы использовать для описания движения электронов и дырок в полупроводниках классические представления, вводятся понятия эффективных масс электрона u дырки m.n и m.p соответственно. В этом случае уравнения механики а = F/m*, или dp/dt = F, будут справедливы, если вместо массы свободного электрона (электрона в вакууме) то в эти уравнения подставить эффективную массу электрона m.n (р = m.n* v).

        Эффективная масса учитывает влияние периодического потенциала атомов в кристалле полупроводника на движение электронов и дырок и определяется уравнениями дисперсии.

        Энергетические схемы полупроводников n-типа и р-типа

        Рисунок 1.41. Энергетические схемы полупроводников n-типа и р-типа

        Зонная структура полупроводников

        Согласно постулатам Бора энергетические уровни для электронов в изолированном атоме имеют дискретные значения. Твердое тело представляет собой ансамбль отдельных атомов химическая связь между, которыми объединяет их в кристаллическую решетку. Если твердое тело состоит из N атомов, то энергетические уровни оказываются N-кратно вырожденными. Электрическое поле ядер, или остовов атомов, выступает как возмущение, снимающее это вырождение. Дискретные моноэнергетические уровни атомов, составляющие твердое тело, расщепляются в энергетические зоны. Решение квантовых уравнений в приближении сильной или слабой связи дает качественно одну и ту же картину для структуры энергетических зон твердых тел. В обоих случаях разрешенные и запрещенные состояния для электронов чередуются и число состояний для электронов в разрешенных зонах равно числу атомов, что позволяет говорить о квазинепрерывном р - определении энергетических уровней внутри разрешенных зон.

        Наибольшее значение для электронных свойств твердых тел играют верхняя и следующая за ней разрешенные зоны энергий. В том случае, если между ними нет энергетического зазора, то твердое тело с такой зонной структурой является металлом. Если величина энергетической щели между этими зонами (обычно называемой запрещенной зоной) больше 3 эВ, то твердое тело является диэлектриком. И, наконец, если ширина запрещенной зоны Eg лежит в диапазоне (0,1 - 3,0) эВ, то твердое тело принадлежит к классу полупроводников. В зависимости от сорта атомов, составляющих твердое тело, и конфигурации орбит валентных электронов реализуется тот или иной тип кристаллической решетки, а, следовательно, и структура энергетических зон. На рисунке 1.41 приведена структура энергетических уровней в изолированном атоме кремния, а также схематическая структура энергетических зон, возникающих при сближении этих атомов и образовании монокристаллического кремния с решеткой так называемого алмазоподобного типа.

        Верхняя, не полностью заполненная, энергетическая зона в полупроводниках получила название зоны проводимости. Следующая за ней энергетическая зона получила название валентной зоны. Энергетическая щель запрещенных состояний между этими зонами называется запрещенной зоной. на зонных диаграммах положение дна зоны проводимости обозначают значком - Ес, положение вершины валентной зоны - Ev, а ширину запрещенной зоны - Eg.

        Поскольку в полупроводниках ширина запрещенной зоны меняется в широком диапазоне, то вследствие этого в значительной мере меняется их удельная проводимость. По этой причине полупроводники классифицируют как вещества, имеющие при комнатной температуре удельную электрическую проводимость γ от 10-8 до 106 Ом*см, которая зависит в сильной степени от вида и количества примесей, структуры вещества и внешних условий: температуры, освещения (радиации), электрических и магнитных полей и т.д.

        Для диэлектриков ширина запрещенной зоны Eg > 3 эВ, величина удельной проводимости γ < 10-8 Ом. см, удельное сопротивление р = 1/γ > 108 Ом* см. Для металлов величина удельной проводимости γ > 106 Ом* см.

        Проводимость полупроводников

        При приложении электрического поля к однородному полупроводнику в последнем протекает электрический ток. При наличии двух типов свободных носителей - электронов и дырок - проводимость γ полупроводника будет определяться суммой электронной gn и дырочной gp компонент проводимости:

        g = gn + gp.

        Величина электронной и дырочной компонент в полной проводимости определяется классическим соотношением: gn = mnn 0q; gp = mp p0q где mn и mp - подвижности электронов и дырок соответственно.

        Для легированных полупроводников концентрация основных носителей всегда существенно больше, чем концентрация неосновных носителей, поэтому проводимость таких полупроводников будет определяться только компонентой проводимости основных носителей. Так, для полупроводника n-типа

        g = gn + gp = g n

        Величина, обратная удельной проводимости, называется удельным сопротивлением:

        формула

        Здесь ρ - удельное сопротивление, обычно измеряемое в единицах [Ом см]. Для типичных полупроводников, используемых в производстве интегральных схем, величина удельного сопротивления находится в r = (1-10) Ом см.

        Получаем

        формула

        где - концентрация доноров в полупроводнике n- типа в условиях полной ионизации доноров, равная концентрации свободных электронов n 0.

        В отраслевых стандартах для маркировки полупроводниковых пластин обычно используют следующее сокращенное обозначение типа: КЭФ-4,5. В этих обозначениях первые три буквы обозначают название полупроводника, тип проводимости, наименование легирующей примеси. Цифры после букв означают удельное сопротивление, выраженное во внесистемных единицах, - Ом см. Например, ГДА-0,2 — германий, дырочного типа проводимости, легированный алюминием, с удельным сопротивлением r = 0,2 Ом см; КЭФ-4,5 — кремний, электронного типа проводимости, легированный фосфором, с удельным сопротивлением r = 4,5 Ом см.

        Примесная проводимость

        Один и тот же полупроводник обладает либо электронной, либо дырочной проводимостью — это зависит от химического состава введенных примесей. Примеси оказывают сильное воздействие на электропроводимость полупроводников: так, например, тысячные доли процентов примесей могут в сотни тысяч раз уменьшить их сопротивление. Этот факт, с одной стороны, указывает на возможность изменение свойств полупроводников, с другой стороны, он свидетельствует о трудностях технологии при изготовлении полупроводниковых материалов с заданными характеристиками.

        Рассматривая механизм влияния примесей на электропроводимость полупроводников, следует рассматривать два случая:

        Электронная проводимость

        Добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью или полупроводник n - типа (от латинского слова «негативус» — «отрицательный»). Примеси, создающие такую электропроводимость называют донорами.

        Дырочная проводимость

        Добавка в тот же германий алюминия, галлия или индия создает в кристалле избыток дырок. Тогда полупроводник будет обладать дырочной проводимостью — полупроводник p - типа.

        Дырочная примесная электропроводимость создается атомами, имеющими меньшее количество валентных электронов, чем основные атомы. Подобные примеси называются акцепторными.

        Токи в полупроводниках

        Проводимость, а, следовательно, и ток в полупроводниках обусловлены двумя типами свободных носителей. Кроме этого, также есть две причины, обуславливающие появление электрического тока - наличие электрического поля и наличие градиента концентрации свободных носителей. С учетом сказанного плотность тока в полупроводниках в общем случае будет суммой четырех компонент:

        J = Jp + Jn = jpE + jpD + jnE + jnD,

        где J – плотность тока, jnE - дрейфовая компонента электронного тока, jnD - диффузионная компонента электронного тока, jpE - дрейфовая компонента дырочного тока, jpD - диффузионная компонента дырочного тока.

        Выражение для каждой из компонент тока дается следующими соотношениями:

        формула

        где Dn - коэффициент диффузии электронов, связанный с подвижностью электронов mn соотношением:

        формула

        Аналогичные соотношения существуют для коэффициентов диффузии дырок Dp и подвижности дырок mp.

        Использование полупроводников

        Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы — диоды, транзисторы, тиристоры основаны на использовании замечательных материалов с электронной или дырочной проводимостью.

        Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют световую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе - лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах. Инженеры не могут обходиться без полупроводниковых выпрямителей, переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

        Полупроводниковые диоды

        Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами. В зависимости от внутренней структуры, типа, количества и уровня легирования внутренних элементов диода и вольтамперной характеристики свойства полупроводниковых диодов бывают различными. В данном разделе будут рассмотрены следующие типы полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды на основе р-n перехода, стабилитроны, варикапы, туннельные и обращенные диоды.

        Транзисторы

        Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из трёх областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления мощности.

        Эти области разделяются электронно-дырочными переходами (э-д переходами). Особенность транзистора состоит в том, что между его э-д переходами существует взаимодействие — ток одного из электродов может управлять током другого. Такое управление возможно, потому что носители заряда, инжектированные через один из э-д переходов могут до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток.

        Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

        1. Режим отсечки — оба электронно-дырочных перехода зaкpыты, при этом через транзистор обычно идёт сравнительно небольшой ток;

        2. Режим насыщения — оба электронно-дырочных перехода открыты;

        3. Активный режим — один из электронно-дырочных переходов открыт, а другой закрыт.

        В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причём транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы.

        Область транзистора, расположенная между переходами, называется базой (Б). Примыкающие к базе области чаще всего делают неодинаковыми. Одну из них изготовляют так, чтобы из неё наиболее эффективно происходила инжекция в базу, а другую - так, чтобы соответствующий переход наилучшим образом осуществлял экстракцию инжектированных носителей из базы. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером (Э), а соответствующий переход эмиттерным. Область, основным назначением которой является экстракцией носителей из базы — коллектор (К), а переход коллекторным.

        Если на Э переходе напряжение прямое, а на К переходе обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности — инверсным.

        Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, происходящими в базе. В зависимости от распределения примесей в базе может присутствовать или отсутствовать электрическое поле. Если при отсутствии токов в базе существует электрическое поле, которое способствует движению не основных носителей заряда от Э к К, то транзистор называют дрейфовым, если же поле в базе отсутствует — бездрейфовый (диффузионный).

        1.5. Ферромагнетизм

        Природа ферромагнетизма

        Возникновение магнитных свойству ферромагнетиков связано с их доменным строением. Домены — это области самопроизвольной намагниченности, возникающие даже в отсутствии внешнего магнитного поля, в которых магнитные моменты атомов ориентированы параллельно.

        Атомы или ионы приобретают магнитный момент, как правило, если они имеют некомпенсированные спины электронов. Например, в атомах железа на внутренней 3d – оболочке имеется четыре некомпенсированных спина. Так как самопроизвольная намагниченность относится к внутриатомным явлениям, то ее природа может быть установлена только на основе квантово–механических понятий.

        По Я.И. Френкелю и В. Гейзенбергу главную роль в возникновении ферромагнитного состоянию играют силы обменного взаимодействия между атомами, имеющие квантовый характер и по происхождению являющиеся электростатическими.

        Энергию А, возникающую в результате обмена электронами обмена электронами родственных атомов, называют обменной энергией или интегралом обменной энергии. При положительном интегралом обменной энергии А на рисунке 1.42, что соответствует минимуму электростатической энергии, возникает параллельная ориентация спинов. При отрицательном знаке А энергетически выгодно антипараллельное расположение спинов. Численное значение и знак интеграла А зависит от степени перекрытия электронных оболочек, то есть зависит от расстояния между атомами.

        Зависимость интеграла обменной энергии А от отношения межатомного расстояния а к диаметру незаполненной электронной оболочки d

        Рисунок 1.42. Зависимость интеграла обменной энергии А от отношения межатомного расстояния а к диаметру незаполненной электронной оболочки d

        На рисунке показано изменение интеграла обменной энергии в функции от отношения межатомного расстояния к диаметру незаполненной электронной оболочки d. При переходе а/d > 1,5 происходит переход от антиферромагнитного состояния к ферромагнитному. Эта зависимость позволила обнаружить ферромагнетизм у сплавов марганца с неферромагнитным висмутом, сурьмой, серой и т.д.

        Хотя максимум обменного взаимодействия в металлах носит более сложный характер, чем это следует из теории Френкеля-Гейзенберга, данная теория позволяет качественно объяснить причину незаполненных внутренних электронных оболочек, радиус которых должен быть мал по сравнению с расстоянием между ядрами в решетке.

        Доменная структура

        Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей – доменов, в каждом из которых самопроизвольная намагниченность од6нородна и направлена по одной из осей легкой намагниченности.

        Стенка Блоха

        Рисунок 1.43. Стенка Блоха

        Такое состояние энергетически выгодно и кристалл в целом немагнитен, так как магнитные моменты доменов ориентированы в пространстве равновероятно. Между соседними доменами возникают граничные слои (стенки Блоха). Внутри доменных стенок векторы намагниченности плавно поворачиваются на рисунке 1.43. Объем доменов может колебаться в широких пределах от 10 -1 до 10 -6 см³.

        Ширина границ между антипараллельными доменами для железа 13·10 -8 м, то есть около 500 элементарных ячеек. Толщина границы зависит главным образом от соотношения энергий: обменной. Магнитной, анизотропии и магнитоупругой. Размеры самих доменов зависят от неметаллических включений, границ зерен, скоплений дислокаций и других неоднородностей. Обычно домены имеют правильную форму.

        На рисунке 1.44 показана идеализированная доменная структура кристаллического ферромагнетика. Доменная структура поликристалла приведены на рисунке 1.45.

        В магнитных материалах, предназначенных для устройств записи и хранения информации, создаются изолированные цилиндрические магнитные домены (ЦМД). На Рис. 1.44 показаны ЦМД в тонкой магнитной пленке. Емкость отдельного ЦМД - элемента может достигать 105 бит. В отсутствии внешнего магнитного поля смещение в ЦМД – материалах доменная структура.

        Идеализированная доменная структура кристаллического ферромагнетика

        Рисунок 1.44. Идеализированная доменная структура кристаллического ферромагнетика

        Доменная структура поликристалла

        Рисунок 1.45 Доменная структура поликристалла

        Структура ферромагнетиков

        Ферромагнетики в основном кристаллизируются в трех типах решеток: кубической, пространственной, кубической объемно-центрированной и гексонольной, показанной на рисунке 1.46.

        Зависимости В=f(Н) показывают, что кристаллы являются магнитоанизотропными. На рисунке эта зависимость показана для железа. Направления намагничивания указаны в квадратных скобках. При отсутствии внешнего поля векторы намагничивания располагаются в легком направлении.

        Площадь, заключенная между кривыми легкого и трудного намагничивания, пропорциональна энергии, которую требуется затратить для изменения направления намагничивания от легкого до трудного.

        Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы продолжить работу с материалами
        Регистрация Войти
        Уже зарегистрированы? Тогда авторизуйтесь
        • « Назад
        • Вперед »

        1
        Назад к списку Следущая статья
        • Персональные данные
        • ID - сертификат kd
        • Биржа Мастеров - КД
        • Подписки
        Нужна консультация?
        Подробно расскажем о сроках и стоимости услуг
        Задать вопрос
        Узнавайте первым
        Подпишитесь, чтобы получать информацию о самых интересных событиях, планирующихся мероприятиях и выгодных предложениях.
        Спасибо!
        Ошибка
        Страница управления подпиской
        Наши контакты
        +7 (495) 116-02-21
        Заказать звонок
        Москва ул. Каширское шоссе 19 к.1
        info@profikd.ru
        Компания
        О компании
        История
        Бренды
        Отзывы о сервисе
        Вакансии компании
        Оплата
        Реквизиты сервиса
        Частые вопросы
        Проекты "Каширский двор"
        Корпоративный сайт "Каширский двор"
        Сайт Premio.design
        Сайт Premio.mall
        Биржа мастеров
        Направления
        Отделочник. Отделочные работы в доме
        Безопасность строительства и осуществление строительного контроля
        Безопасность строительства. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта
        Слесарь-электрик
        Инженерные сети и системы
        Слесарь-сантехник
        Сервисы
        Личный кабинет
        id - сертификат КД
        Условия использования
        Договор - оферта
        Обработка персональных данных
        Тех. поддержка
        © 2020-2025 ГК "Каширский Двор" Все права защищены.