Низькочастотні магнітом’які матеріали
Електротехнічна сталь, пермалої
Електротехнічні сталі найбільш дешеві матеріали, мають великі індукції насичення (порядку 1,8…2,3 Тл), і це дозволяє створювати з них компактні і дешеві електромагнітні елементи. Але через відносно велику (у порівнянні з залізонікелевими сплавами) коерцитивну силу електротехнічної сталі (порядку 0,1¸0,5 А/ см) чутливість сталевих елементів до змін зовнішнього поля, яке утворюється обмотками, невелика.
Високочастотні магнітні матеріали: магнітодіелектрики, магнітом’які ферити.
8.Напівпровідникові матеріали. Класифікація напівпровідникових матеріалів
До напівпровідників належить велика група речовин з електронною електро-провідністю, що за своєю питомою провідністю займає проміжне місце між провідниками й діелектриками. При кімнатній температурі питомий опір на-півпровідникових матеріалів перебуває в межах 10-6– 109 Ом*см. Відмінною рисою напівпровідників є їхня здатність змінювати свої властивості під впливом зовнішніх факторів (температури, електричних і магнітних полів і т.д.). Крім того, властивості напівпровідників істотно залежать від різного роду домішок, що існують в речовині. При нагріванні напівпровідників у до-сить широкому діапазоні температур спостерігається зменшення опору, тоб-то ці речовини на відміну від металів мають негативний температурний кое-фіцієнт опору.
Електричний струм у напівпровідниках, як і в металах, обумовлений дрей-фом носіїв заряду. Однак на відміну від металів поява носіїв зарядів у напів-провідниках залежить від ряду зовнішніх факторів, у першу чергу від темпе-ратури й хімічної чистоти матеріалу. Залежно від ступеня чистоти напівпро-відники розділяють на власні й домішкові.
Власний – це такий напівпровідник, в якому при даній температурі можна знехтувати впливом домішок. Відповідно до зонної теорії напівпровідник при температурі абсолютного нуля можна розглядати як ідеальний діелектрик, у якого валентна зона повністю заповнена, а зона провідності вільна. Процес електропровідності повністю відсутній у зв'язку з наявністю заборо-неної зони. При підвищенні температури зростає ймовірність того, що деякі електрони зможуть подолати потенційний бар'єр і перейти в зону провіднос-ті. Кожний перехід електрона в зону провідності супроводжується утворен-ням дірки у валентній зоні. Наявність дірок у валентній зоні дозволяє елект-ронам брати участь у процесі електропровідності в результаті переходів на більш високі енергетичні рівні. Такі переходи можна подати як рух дірок, що мають позитивний заряд і деяку ефективну масу. Одночасно з генерацією в напівпровіднику протікає процес рекомбінації, тобто повернення електрона у валентну зону й зникнення пари носіїв заряду. У результаті цих процесів у напівпровіднику встановлюється рівноважна концентрація електронів no і дірок ро при будь-якій температурі. У власних напівпровідниках рівноважні концентрації електронів ni і дірок pi рівні між собою:
Домішковим називають напівпровідник, електрофізичні властивості якого визначаються в основному домішками. Як правило, домішки створюють до-даткові рівні в забороненій зоні.
Коли домішкові атоми перебувають у вузлах кристалічних решіток, вони на-зиваються домішками заміщення, а якщо в міжвузловому просторі - доміш-ками впровадження.
Домішки можуть поставляти електрони в зону провідності напівпровідника або приймати їх з рівнів валентної зони. Коли домішкові рівні розташовані в забороненій зоні поблизу нижнього краю зони провідності, то під впливом зовнішніх факторів електрони з домішкових рівнів можуть переходити у ві-льну зону й брати участь у процесі електропровідності. При цьому витрача-ється значно менше енергії, ніж необхідно для іонізації власних атомів напів-провідника.
Домішки, які поставляють електрони в зону провідності напівпровідника, на-зиваються донорами. У таких матеріалах концентрація електронів перевищує концентрацію дірок, тому вони називаються напівпровідниками n-типу.
У ряді випадків введення домішок створює незаповнені рівні в забороненій зоні поблизу верхньої межі валентної зони. Електрони можуть із валентної зони під дією теплової енергії перейти на вільні домішкові рівні, але участі в процесі електропровідності вони не беруть у зв'язку з роз'єднаністю атомів домішок. Концентрація дірок у таких напівпровідниках вище концентрації електронів, тому вони називаються напівпровідниками р-типу. Домішки, які захоплюють електрони з валентної зони, одержали назву акцепторів.
У напівпровідниках можуть одночасно перебувати як донорна, так і акцепто-рна домішки. Такі напівпровідники називають компенсованими.