Контрольные вопросы

1. Дайте определение момента инерции материальной точки, момента инерции тела относительно оси вращения, момента инерции сплошного тела.

2. От чего зависит и в каких единицах измеряется момент инерции в системе СИ?

3. Какие тела или явления называются подобными?

4. Какие величины называются константами подобия?

5. Что называется индикатором подобия? инвариантом (критерием) подобия?

6. Дайте определение периода колебаний.

7. От чего зависит период крутильных колебаний маятника?

8. Как определить момент инерции тела с помощью крутильных колебаний?

9. Как, используя теорию подобия, определить момент инерции тела человека?

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ И РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика. М. Дрофа. 2003. 558 с. (Глава 4, §4.1 - §4.2, С.64 – 69).

2. ЭссауловаИ.А., Блохина М.Е., Мансурова Г.В. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М. Высшая школа. 1987. 270 с. (Часть 2, С.37 – 43).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Джанколи Д. Физика. М. Мир. Т.1. 1989. 653 с. (Глава 9, §9.5 - §9.6, С. 270 – 279).

Глава II. Общая и медицинская электроника

Лабораторная работа № 11

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Цель работы: экспериментальное исследование рабочих характеристик транзистора, вычисление его статических параметров.

Задачи работы: 1) снятие входных характеристик транзистора; 2) снятие выходных характеристик транзистора; 3) определение входного и выходного сопротивлений транзистора, коэффициента усиления по току.

Обеспечивающие средства: транзистор, миллиамперметр, микроамперметр, два вольтметра, два потенциометра, источники питания.

Теоретическая часть Полупроводники

Полупроводники – это материалы, электропроводимость которых имеет промежуточное значение между электропроводимостью проводников и диэлектриков. Их электропроводность хуже, чем у металлов, и лучше, чем у диэлектриков. К полупроводникам относят обширную группу твердых веществ, имеющих главным образом кристаллическую структуру. Полупроводниками являются окислы металлов, сернистые соединения (сульфиды) и соединения металлов с селеном (селениды), а также некоторые химические элементы, относящиеся к IV, V и VI группам таблицы Менделеева: германий, кремний, теллур, селен и др.

У металлов валентные электроны слабо связаны с атомами, легко их покидают и под воздействием даже небольших внешних электрических полей переносят заряды. У диэлектриков электроны прочно связаны с атомами, поэтому диэлектрики начинают пропускать электрический ток только тогда, когда приложенное к ним напряжение достигает очень больших значений (напряжение пробоя).

В полупроводниках носителями зарядов тоже являются электроны, которые в обычном состоянии связаны с атомами валентными связями. Но под влиянием нагревания, излучения или других причин связи могут разрываться, что приводит к отрыву электрона, который становится носителем тока, и образованию вакантного места – дырки, которая соответствует положительному заряду. Если к полупроводнику приложить внешнее напряжение, то электроны будут перемещаться против направления электрического поля, а дырки – вдоль силовых линий поля, т.е. возникнет электрический ток.

Электропроводность химически чистых полупроводников называется собственной. При собственной проводимости число свободных электронов и дырок одинаково. Проводимость, обусловленная движением свободных электронов, называется электронной, или проводимостью n-типа (от латинского слова negative – отрицательный). Проводимость, обусловленная движением дырок, называется дырочной, или проводимостью p-типа (от латинского слова positive – положительный).

Внесение примесей в чистые полупроводники оказывает сильное воздействие на их электропроводимость. Введение примеси называется легированием полупроводника. С помощью примесей можно получить полупроводники с избыточным количеством носителей заряда того или иного знака.

Если в кристалл четырехвалентного германия (рис.1, а) ввести примесные атомы сурьмы, имеющей пять валентных электронов, то четыре из них образуют ковалентную связь с четырьмя атомами германия, а пятый валентный электрон оказывается слабо связанным с положительно заряженным ионом примеси, вследствие чего электрон может легко покинуть атом и принять участие в переносе заряда.

Примеси, вызывающие преобладание электронов и создающие в основном электронную проводимость, называются донорными, а полупроводник, содержащий донорные примеси, называется полупроводником n-типа.

При легировании германия индием (рис.1, б) атом примеси захватывает один из валентных электронов германия в дополнение к своим трем валентным электронам, образует четыре ковалентные связи с соседними атомами германия и превращается в отрицательно заряженный ион. На месте захваченного электрона остается дырка.

а)	б)

Рис.1

Примеси, вызывающие преобладание дырок и создающие в основном дырочную проводимость, называются акцепторными. Полупроводник с дырочной проводимостью называется полупроводником p-типа.

Примесная проводимость полупроводника обычно превышает его собственную проводимость в сотни и даже тысячи раз.