53. Какие вещества называются полупроводниками? Какие мате­риалы называются полупроводниковыми?

К полупроводникам относятся большое количество веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре находится между значениями удельного сопротивления проводником и диэлектриков.

Полупроводниковые материалы – материалы, основным свойством которых является способность сильно изменять свои электрические свойства под влиянием небольших внешних энергетических воздействий.

58. Дать общую классификацию веществ по магнитным свойствам.

По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе можно подразделить на пять групп:

Диамагнетики

Парамагнетики

Ферромагнетики

Антиферромагнетики

Ферримагнетики

Каковы причины возникновения магнитных свойств веществ?

Почему возникает магнитный момент атома?

Первопричиной магнитных свойств вещества являются внутренние скрытые формы движения электрических зарядов, представляющие собой элементарные круговые токи, обладающие магнитным моментом.

Такими токами являются электронные спины и орбитальное вращение электронов в атомах.

Магнитные моменты протонов и нейтронов приблизительно в тысячу раз меньше магнитного момента электрона. Поэтому магнитные свойства атома определяются целиком электронами, а магнитным моментом ядра можно принебречь.

Какие вещества являются диамагнитными?

К диамагнетикам относят вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля.

Какие вещества являются парамагнитными?

К парамагнетикам относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от напряженности внешнего магнитного поля.

Каковы особенности ферромагнитных и ферримагнитных ве­ществ?

К ферромагнетикам относят вещества с большой положительной магнитной восприимчивостью (до 10 в 6 степени), которая сильно зависит от напряженности магнитного поля и температуры. Важнейшая особенность ферромагнетиков – способность намагничиваться до насыщения в относительно слабых магнитных полях.

К Ферримагнетикам относят вещества, магнитные свойства которых обусловлены нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Подобно ферромагнетикам они обладаются высокой магнитной восприимчивостью, которая существенно зависит от напряженности магнитного поля и температуры. Основным свойством ферримагнетиков является спонтанная намагниченность

Ферромагнетики и ферримагнетики представляют собой сильномагнитные материалы.

Какие вещества применяются в качестве магнитных материа­лов и почему?

В основном в радиоэлетронике применяют ферриты, которые благодаря своим свойствам обладают незначительными потерями энергии в области повышенных и высоких частот.

Задачи.

№ 5.1. Цилиндрический образец диэлектрика диамет­ром D = 5 мм и длиной l = 15 мм имеет на торцах металлизированные электроды. Определить ток, протекающий через образец в постоянном поле и диэлектри­ческие потери в нем (в постоянном поле и переменном при часто­те при напряжении U = 2 кВ).

Вариант диэлектрика:

1. полиэтилен;

Дано:

D=5 мм

l=15 мм

ω=10⁶ Гц

U=2000 В

ρ_v=10¹⁶ Ом

ρ_S=10¹⁴ Ом

I_из - ?

P₁ - ?

P₂ - ?

Решение:

где:

h – толщина образца

S – площадь электрода

где:

p – периметр электрода

a – расстояние между электродами

Следовательно:

a = l = 15 мм

h = D = 5 мм = 0.005 м

Мощность диэлектрических потерь в постоянном поле определяется по формуле

Найдем мощность диэлектрических потерь в переменном поле

Найдем емкость конденсатора:

Отсюда:

№ 13.1. Определить абсолютное приращение удельного сопротивления металла при изменении температуры от 20° до 220°С. Сравнить эти величины для двух металлов.

Вариант задачи: 1) медь, алюминий;

Дано:

t₁=220°C

t₀=20°C

=0.0168 мкОм∙м(из таблицы, при 20°C)

=0.0265 мкОм∙м(аналогично)

_ρCu∙10³=4.33 K^-1

_ρAl∙10³=4.1 K^-1

Решение:

Найдем удельное сопротивление меди и алюминия при 220°C.

Определим абсолютное приращение удельного сопротивления меди и аллюминия при изменении температуры от 20°C до 220°C:

Сравним эти величины

Литература:

1. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. Серия: Учебники для вузов. Специальная литература. – СПб.: Лань, 2001. – 368 с

2. Антипов Б. Л., Сорокин В. С., Терехов В. А. Вопросы, задачи по курсу «Материалы электронной техники». – СПб.: Лань, 2001. – 208 с.

3. http://electricalschool.info