Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физические Основы Электроник / Лекции ФОЭ 2013 ЭлС-13 НАП-13 (Физические основы электроники) (Ver 2014.10.01).doc
Скачиваний:
43
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
5.15 Mб
Скачать

Контрольные вопросы к теме 3:

1 Понятие поляризации.

2 Виды поляризации.

3 Чем определяется электропроводность диэлектрика?

4 Указать виды электрического пробоя.

5 Указать особенности сегнетоэлектриков.

6 Пьезоэффект и его применение.

7 Указать виды газового разряд и их особенности.

8 Особенности электролюминесценции и катодолюминесценции.

Тема 4 физические эффекты в проводниках

4.1 Классификация проводников

Особенности проводимости металлов, тепловое и дрейфовое движение электропроводимости.

В электронной промышленности широко применяются металлы и их сплавы, из которых делают проводники.

Классифицируются по агрегатному состоянию: газообразные, жидкие, твёрдые.

Газообразные – пары веществ и газы при напряжённости электрического поля, которое обеспечивает ионизацию молекул. В них электрический ток создаётся как электронами, так и ионами. Используются в газоразрядных приборах.

Жидкие – растворы различных солей, кислот, щелочей, а также их расплавы (электролиты). Ток связан с переносом ионов, при этом состав электролита изменяется, а на электродах, погружённых в электролит, происходит выделение вещества из раствора.

Твёрдые – это металлы, которые занимают в таблице Менделеева более 75%. Ток в них создаётся только электронами, а поэтому нет переноса вещества от одного электрода к другому.

По применению металлические материалы подразделяются:

  • металлы высокой проводимости;

  • сплавы высокого сопротивления.

Металлы высокой проводимости: серебро, медь, алюминий, железо, золото.

Сверхпроводники (при низких t0 C): алюминий, ртуть, свинец, ниобий, соединения с оловом, титаном, цирконием.

Сплавы высокого сопротивления:

- медно-марганцовые (манганин);

- медно-никелевые (константаны);

- железа, никеля и хрома (нихромы).

Электронная проводимость металлов

Элементы первой группы таблицы Менделеева одновалентны. Валентный электрон слабо связан со своим ядром и при любых внешних воздействиях разрывает связь с ядром и становится свободным. Поэтому в узлах кристаллической решётки находятся положительно заряженные атомы (ионы), а между ними перемещаются свободные электроны.

Ионы и электроны находятся в беспорядочном движении. Энергия этого движения представляет внутреннюю энергию тока.

Движение ионов, образующих решётку, состоит лишь в колебаниях около своих положений равновесия. Свободные электроны могут перемещаться по всему объёму металла. При отсутствии внутри металла электрического поля, движение электронов хаотично, в каждый момент скорости различных электронов различны и имеют всевозможные направления. Электроны подобны газу, поэтому их часто называют электронным газом.

Тепловое движение не вызывает никакого тока, так как вследствие полной хаотичности в каждом направлении будет двигаться столько же электронов, сколько в противоположном, и поэтому суммарный заряд, переносимый через любую площадку внутри, будет равен нулю.

Если на концах проводника создать разность потенциалов, т.е. создать внутри электрическое поле, то на каждый электрон будет действовать сила, каждый электрон получит дополнительные скорости, направленные в одну сторону. Движение станет направленным, т.е. будет электрический ток.

Вывод:

Хаотическое движение обусловлено воздействием внешних факторов (тепла). Направленное движение за счёт разности потенциалов называется дрейфовым.

Проводимость разных металлов различная, так как обусловлена:

  • различным количеством свободных электронов в единице объёма;

  • условиями движения электронов, связанных с различной длинной свободного пробега, т.е. пути, проходимого в среднем электроном между двумя соударениями с ионами.

На практике используют понятия: удельная проводимость и удельное сопротивление:

 - удельная проводимость, МСu/м

 - удельное сопротивление, Ом*мм2 / м

= 1/ = 1/еn = 2mт2n lср,

где е – заряд электрона = 1,6 * 10-19;

n – количество свободных электронов;

 - подвижность электрона, обусловленная электрическим полем;

m – масса электрона = 9,1 * 10-31 кг;

lср- средняя длина свободного пробега;

тсредняя скорость теплового движения.

Значения т , n, в различных проводниках примерно одинаковы, например:

nмеди= 8,5*1028м-3, nалюм= 8,3*1028м-3, значение скорости теплового движения приблизительно т = 105 м/с.

Для каждого металла существует определённый температурный коэффициент сопротивления при изменении Т0 на 10 С, отнесённый к 10м начального сопротивления ():

= R2-R1/ R1(T2-T1) [1/0C] ,

где R1 – сопротивление при T1

R2 – сопротивление при T2

отсюда R2 = R1 [1+ (T2-T1)]

Это соотношение справедливо для температур 100-1500С.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.