2.2 Напівпровідникові матеріали

Положення Рівня Фермі у власному напівпровіднику визначається виразом:

де Е_і – рівень енергії, який відповідає середині забороненої зони, Дж;

- ефективні густини станів щодо дірок валентної зони та електронів зони провідності відповідно;

m_c, m_v – ефективні маси електронів та дірок відповідно, кг;

h = 6,6210^-34 Дж/c – стала Планка;

k =1,3810^-23 Дж/K – стала Больцмана;

T – абсолютна температура, К.

Власна концентрація носіїв заряду:

де Е – ширина забороненої зони напівпровідника, Дж;

N_c, N_v - ефективні густини станів щодо електронів зони провідності та дірок валентної зони відповідно, м^-3.

Період кристалічної ґратки речовин кубічної сингонії можна обчислити за формулою:

де N_A = 6,0210²³ моль^-1 - число Авогадро;

М – молярна маса, кг/моль,

d – густина речовини, кг/м³.

Положення Рівня Фермі у домішковому напівпровіднику відносно дна зони провідності визначається виразом:

де n – концентрація електронів в домішковому напівпровіднику, м^-3;

N_c – ефективна густина станів щодо електронів зони провідності, м^-3.

Закон Ома у диференційної формі має вигляд:

J=E = e(n_n+p_p)E,

де J –щільність струму, А;

е=1,610^-19 Кл – заряд електрону;

 - питома електропровідність, Ом^-1м^-1;

n - концентрація електронів, м^-3;

p - концентрація дірок, м^-3;

_n - рухомість електронів, м²/(Вс);

_p – рухомість дірок, м²/(Вс);

Е - напруженість електричного поля, В/м.

Згідно закону „діючих мас” власна концентрація носіїв заряду у напівпровіднику

n_i² = np,

де n - концентрація електронів, м^-3;

p - концентрація дірок, м^-3.

2.3 Провідникові матеріали

Енергія Фермі в металі визначається

де h = 6,6210^-34 Дж/c – стала Планка;

N_A = 6,0210²³ моль^-1 - число Авогадро;

d – густина речовини, кг/м³;

А – молярна маса речовини, кг/моль.

m = 9,110^-31 кг - маса вільного електрона, кг.

2.4 Магнітні матеріали

Основна крива намагнічування - залежність індукції магнітного поля в речовині від напруженості зовнішнього магнітного поля. З основної кривої намагнічування, можна побудувати залежність статичної та динамічної магнітної проникності від напруженості магнітного поля:

де ₀=4 10^-7 Гн/м – магнітна постійна.

Для побудови залежності _д=f(H) необхідно провести графічне диференціювання основній кривої намагнічування для 5-6 точок.

3 Варіанти індивідуальних завдань до курсовоЇ роботи Завдання 1. Аналіз діелектричних властивостей та галузі застосування м

Дайте розгорнуту відповідь на наступне питання. Номер питання відповідає номеру Вашого варіанту роботи. (Примітка. Замість М у змісті пояснювальної записки та у відповдної назві структурного розділу необхідно вказати матеріал або групу матеріалів за вашим варіантом.)

1. Наведіть приклади основних газоподібних діелектриків. Опишіть їхні властивості і галузі застосування.

2. Опишіть процес отримання, властивості і застосування трансформаторного масла. Які процеси протікають в маслі при роботі трансформатора? До чого це призводить?

3. Наведіть приклади основних синтетичних рідких діелектриків. Опишіть їх властивості і застосування.

4. Які речовини називаються полімерами? В чому полягає відмінність між лінійними і просторовими полімерами? Термореактивними і термопластичними? Наведіть приклади полімерів, опишіть їхні властивості.

5. Наведіть приклади, опишіть властивості і застосування основних термопластичних неполярних синтетичних смол.

6. Наведіть приклади, опишіть властивості основних термопластичних полярних синтетичних смол.

7. Наведіть приклади, опишіть властивості і застосування основних термореактивних синтетичних смол.

8. Опишіть застосування і властивості основних природних смол.

9. Що таке віскоподібні діелектрики? Наведіть приклади, опишіть основні властивості і галузі застосування.

10. Опишіть рослинні масла. Наведіть приклади, опишіть основні властивості і галузі застосування.

11. Опишіть властивості бітумів. Наведіть приклади. В яких галузях електроізоляційної техніки вони використовуються?

12. Опишіть властивості компаундів. Наведіть приклади. В яких галузях електроізоляційної техніки вони використовуються?

13. Опишіть властивості клеїв. Наведіть приклади. В яких галузях техніки вони використовуються?

14. Для чого застосовуються електроізоляційні лаки? Наведіть приклади, опишіть основні властивості.

15. Опишіть найважливіші види гнучких плівок, їхні властивості. В яких галузях техніки вони використовуються?

16. В чому переваги і недоліки волокнуватих електроізоляційних матеріалів. Наведіть приклади і опишіть їх основні властивості.

17. Опишіть основні види електротехнічних паперів і картонів. Охарактеризуйте їх властивості і вкажіть галузі застосування.

18. Наведіть характеристики найважливіших видів лакотканин. Вкажіть галузі їхнього застосування.

19. Дайте пояснення поняттю «пластмаси». Наведіть опис технології виготовлення пластичних мас. Вкажіть галузі їхнього застосування.

20. Дайте характеристику основних видів шарових пластмас. Опишіть їх властивості і вкажіть галузі застосування.

21. Опишіть основні види електротехнічних еластомерів. Де вони застосовуються?

22. Наведіть класифікацію електроізоляційних стекол за хімічним складом і призначенням. Дайте характеристику і наведіть приклади кожної групи матеріалів.

23. Охарактеризуйте фізико-механічні, електричні та технологічні властивості кварцового скла. Вкажіть галузі застосування.

24. Опишіть властивості, технологію виготовлення та галузі застосування гетинаксу та текстоліту.

25. Що таке склоемалі? Опишіть властивості і вкажіть галузі застосування.

26. Що таке скловолокно? Опишіть властивості і вкажіть галузі застосування.

27. Охарактеризуйте ситали. Вкажіть галузі застосування.

28. Які матеріали називаються керамічними? Вкажіть найважливіші типи керамічних матеріалів і галузі їхнього застосування.

29. Опишіть властивості і процес отримання порцеляни. З якою метою проводиться глазурування порцеляни?

30. Вкажіть особливості і галузі застосування слюд: мусковіту і флогопіту. В чому їхня відмінність?

31. Вкажіть основні групи матеріалів на основі слюд. Опишіть засоби їхнього виготовлення. Де вони застосовуються?

32. Дайте характеристику електроізоляційних матеріалів на основі азбесту і вкажіть галузі їхнього застосування.

33. Яка ізоляція називається оксидною? Як вона отримується? Де знаходить застосування цей вигляд ізоляції?

34. Опишіть властивості, технологію виготовлення і галузі застосування синтетичних слюд.

35. Опишіть властивості і галузі застосування п’езокварцу.

36. Опишіть властивості монокристалів, які використовуються у твердотільних лазерах.

37. Що таке піроефект? Які піроелектрики ви знаєте? Опишіть їхні властивості і вкажіть галузі застосування.

38. Що таке сегнетоелектрики? Наведіть приклади матеріалів, опишіть їх основні властивості і вкажіть галузі застосування.

39. Що таке рідкі кристали? Де вони застосовуються? Опишіть основні ефекти, на яких ґрунтується застосування рідких кристалів в індикаторній техніці.

40. Вкажіть галузі застосування люмінофорів. Наведіть приклади матеріалів і опишіть їхні основні властивості.