- •Содержание.
- •4.5. Полупроводниковые материалы. 32
- •5.4. Проводниковые материалы. 33
- •Значение электротехнических материалов.
- •Классификация материалов.
- •Диэлектрики.
- •Характерные особенности диэлектриков.
- •Области применения диэлектриков.
- •Электрические характеристики диэлектриков.
- •Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая прочность.
- •Виды поляризаций.
- •Зависимость ε от некоторых факторов.
- •Определение диэлектрической проницаемости.
- •Электропроводность диэлектриков.
- •Диэлектрические потери.
- •Параллельная схема замещения и векторная диаграмма реального конденсатора.
- •Пробой диэлектрика.
- •Электрический пробой газов.
- •Экспериментальный закон Пашена.
- •Пробой жидких диэлектриков.
- •Пробой твёрдых диэлектриков.
- •Физико-механические и химические свойства диэлектриков.
- •Механические свойства диэлектрика.
- •Тепловые характеристики диэлектриков.
- •Влагостойкость диэлектрика.
- •Распределение влаги внутри диэлектрика.
- •Другие характеристики диэлектриков.
- •Электроизоляционные материалы.
- •Газообразные диэлектрики.
- •Жидкие диэлектрики.
- •Твёрдые органические диэлектрики.
- •Неорганические диэлектрики.
- •Магнитные материалы.
- •Характерные особенности магнитных материалов.
- •Области применения магнитных материалов.
- •Характеристики магнитных материалов.
- •Магнитомягкие магнитные материалы.
- •Материалы с большой μн.
- •Магнитные материалы с большой индукцией насыщения.
- •Марки электротехнической стали.
- •М Рисунок 3.19 агнитотвёрдые материалы.
- •Энергетическая диаграмма чистого полупроводника.
- •Примесная электропроводность.
- •Структурная схема чистого кремния.
- •Вольт-Амперная характеристика p-n переходва .
- •Характеристики проводников.
- •Проводниковые материалы.
- •Проводниковые материалы Классификация и основные свойства проводниковых материалов
- •1 Ом· м ═ 10·10 мкОм· м ═ 10· 10 Ом· мм²/м.
У
Рисунок
4.1Энергетическая диаграмма чистого полупроводника.
словия собственной электропроводности
n0i=p0i.
n0i – концентрация электронов в 1м3.
р0i – концентрация дырок в 1м3.
i – intrisis (собственный).
, где k – постоянная Больцмана; T – температура полупроводника; ΔW – энергия активации (ширина запрещённой зоны).
γi=n0ieUn+p0ieUp=n0ie(Un+Up).
– подвижность электронов.
– подвижность дырок.
Vn, Vp – скорость электронов и дырок соответственно; Е – напряжённость электрического поля.
для различных полупроводников, т.е. Un>>Up, т.о. γi=f(ΔW,Un,Up,T); .
-
Примесная электропроводность.
Примесная электропроводность полупроводников является основной в устройствах с p-n переходами (диодах, транзисторах, тиристорах и т.д.).
П
Рисунок
4.20Структурная схема чистого кремния.
ервоначально с повышением
температуры проявляется Примесная
электропроводность, т.к. ΔWп<<ΔW
– т.е для примесной электропроводности
требуется значительно меньшая температура
и другая энергия.
Максимальная температура, при которой ещё не проявляется собственная проводимость, называется максимально допустимой. При Т>Tдоп происходит тепловой пробой p-n перехода.
Примесь n-типа создаётся введением примеси, валентность которой на единицу больше валентности основного полупроводника.
Примесь р-типа создаётся введением примеси, валентность которой на единицу меньше валентности основного полупроводника.
Допустимая температура p-n перехода. Таблица 4.3
Полупроводник |
ΔW, эВ |
Тдоп, ˚С |
Т
Iпр,
A |
Ge |
0,72 |
70 |
914 |
Si |
1,12 |
200 |
1414 |
GaAs |
1,43 |
350 |
1600 |
SiC |
3 |
600 |
1700 |
Рисунок 4.7
Вольт-Амперная характеристика p-n переходва .
Основные и неосновные носители заряда. Таблица 4.4
Область |
Основные носители |
Неосновные носители |
p |
p |
n |
n |
n |
p |
Iобр – обратный ток (при закрытом p-n переходе) создаётся неосновными носителями заряда.
Iпр>103∙Iобр для доброкачественных диодов.
-
Полупроводниковые материалы.
Полупроводниковые материалы:
-
Полупроводниковые элементы (B, Si, Ge, Se, Te, S, Sb, As, In).
-
Полупроводниковые химические соединения (сульфиды PbS и др, теллуриды, селениды, InSb, GaAs, SiC).
-
Полупроводниковые комплексы (SiC+C и др.).
-
Жидкие полупроводники.
-
Проводниковые материалы.
-
Характерные особенности.
-
К характерным особенностям проводников относится электронная проводимость – ΔW=0 – все электроны свободны. ρпр=10-8..10-5 Ом∙м.
-
Области применения проводников.
Проводники высокой проводимости(ρ<0,05∙10-6 Ом∙м.): провода (обмоточные, монтажные, жилы кабелей и др.).
Проводники высокого сопротивления(ρ>0,3∙10-6 Ом∙м): резисторы, реостаты, добавочные сопротивления, шунты, нагреваемые элементы и др.).
Конструкционные материалы: Ag, Cu+Ag, Co+Ag, и др.
Термопары: константан, Cu+Ni, Pt, Rb и др.
Тугоплавкие материалы: W, Mo и др.
Тензоматериалы: сплавы никеля.