15. Плазма. Виды плазмы.
Под плазмой понимают сильно ионизированный газ, в котором концентрация электронов ровна концентрации + ионов.
Чем выше тем-ра газа, тем больше ионов и электронов в плазме и тем меньше нейтральных атомов.
Виды плазмы:
Частично ионизированная плазма
полностью ионизированная плазма( все атомы распались на ионы и электроны).
Высокотемпературная плазма (Т>100000 К)
низкотемпературная плазма (T<100000 К)
Св-ва плазмы:
Плазма электрически-нейтральна
Частицы плазмы легко перемещаются под действием поля
Обладают хорошей электропроводимостью
Обладают хорошей теплопроводимостью
Практическое применение:
Превращение тепловой энергии газа в электрическую с помощью магнитогидродинамического преобразователя энергии (МГД). Принцип действия:
Струя высокотемпературной плазмы попадает в сильное магнитное поле ( поле направленно перпендикулярно плоскости чертежа X) оно разделяется на + и – частицы, которые устремляются к различным пластинам, создовая какую-то разность потенциалов.
Применяют в плазматронах (плазмы генераторы), с их помощью режут и сваривают металлы.
Все звезды, в том числе Солнце, звездной атмосфер, галактической туманности представляют собой плазму.
Наша Земля окружена плазменной оболочкой – ионосферой, за пределами которой существуют радиационные полюса, окружающие нашу Землю, в которых также есть плазма.
Процессами в околоземной плазмы обусловлены магнитные бури, полярные сияния, также в космосе сущ-т плазменные ветры.
16.Электрический ток в полупроводниках.
Полупроводники- ве-ва, у которых с ростом t сопротивление уменьшается.
Полупроводники занимают 4 подгруппу.
Пример: Кремний- 4х валентный элемент-это означает, что во внешней оболочке атома, имеется 4 электрона, слабо связанных с ядром, каждый атом образует 4 связи с соседними, при нагревании Si, увели-ся скорость валентных е, а значит и их кинематическая энергия (Ек), скорость е становиться настолько большой, что связи не выдерживают т рвутся, е покидают свои пути и становиться свободными, в эл. поле они перемещаются м-у узлами решетки, образуя эл. ток. По мере повышения t число разорванных связей увели-ся, а значит и увели-ся число связанных е, а это ведет к уменьшению сопротивления: I=U/R.
При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим е, его кристалле не является неизменным. Непрерывно происходит след-ий процесс: один из е обеспечивающих связь атомов, перескакивает на место образовавшийся дырки и восстанавливается здесь пароэлектрическую связь, а там, откуда перескочил е образуется новая дырка. Таким образом, дырка может перемещаться по всему кристаллу.
Вывод: в полупроводниках имеются носители заряда 2х типов: е и дырки ( электронно- дырочный проводимость)
17. Собственная и примесная проводимость полупроводников.
Проводимость полупроводников без наличия какой-либо примеси называют собственной.
Проводимость полупроводников при наличии примесей называют примесной.
Примесная проводимость
-
Донорная примесь
Акцепторная примесь
Примесь легкоотдоющая е » увеличи-т число свободных электронов, называют донорной.
Полупроводники, обладающие донорной примесью, назыв полупроводниками n-типа.
Основные носители - е.
Не основные – дырки.
Проводимость, обусловленная движением дырок называется акцепторной.
Полупроводники, обладающие акцепторной примесью наз. полупроводниками p-типа.
Основные носители – дырки.
Не основные – е.
С увеличением t и освещенность, растет электропроводимость полупроводников.
18. Свойства р-n типа.
Электронно-дырочный переход (p-n переход) – граница соприкосновения 2х полупроводников, один из которых имеет электронную, другой дырочную проводимость, называется p-n переходом, эти переходы имеют большое практическое значение, они являются основой работы полупроводниковых приборов.
р-н переходы осуществляются внесением донорных и акцепторных примесей в разные части чистого полупроводника.
При образовании контакты е частично переходят из полупроводника н типа в полупроводник р типа, а дырки наоборот, происходит процесс диффузии.
При этом ток через р-н переход будет осуществляться основными носителями заряда:
n- p – электронами
p-n – дырками
Проводимость образца будет большой, а сопро-ие малым. Такой переход называется прямым переходом.
Ток осущ-ся не основными носителями заряда:
p-n – электронами
n-p – дырки
Проводимость образца будет малой, а сопротивление большим.
е и дырки на границе раздела 2х полупроводников создают ток называемый запирающий слой.
Данный переход называется обратимым:
р-н переход по отношению к току оказывается не симметричным: в прямом направлении сопротивление перехода меньше, чем в обратном.
Данные св-во р-н перехода используют для выпрямления переменного тока.
Для выпрямления тока в радиосхемах применяют полупроводниковые диоды, т.к. они обладают рядом преимуществ по сравнению с электронными лампами:
более миниатюрные
компактны
имеют большой сток службы
обладают высокой надежностью
Но работают в ограниченном интервале t от 70 до 125.
Свойства р-н перехода в полупроводниках можно использовать для усиления и генерации эл. колебаний, для этого применяются полупроводниковые транзисторы.
Рассмотрим транзистор из «германия» или «кремния» с введенными внутрь их донорных и акцепторных примисей. Распределение примесей таково, что создается очень тонкая прослойка полупроводника н-типа м-у двумя слоями полупроводников р-типа, эту прослойку называют базовой.
Условное обозначение полупроводникового транзистора.
Для создания полупродникового транзистора необходимо иметь 3 сост-ые части полупроводникового примесного материала: 2n и p; 2р и n.
При вкл. транзистора в цепь использую 2 батареи(ключ).
Одна вкл. + на р часть транзистора (Э), а – на среднюю n часть(Б).
Вторая батарея подключена + на базу, а – на коллектор.
При таком включении дырки (Э) уходят в (Б).
дальнейшое движение дырок из (Б) в (К) осущ-ся за счет второй батареи.
При увеличении напряжения первой батареи, возрастает часть дырок (Э), которые через базу поступают в (К) => Напряжение между (Б) и (Э) управляется током (К).