лекция. Электрическая проводимость различных веществ. Электрическая проводимость металлов
 Скачать 18.08 Kb.
|
|
01.02.2021. Тема: Электрическая проводимость различных веществ. Электрическая проводимость металлов. Жидкости, как и твёрдые тела могут быть диэлектриками, проводниками и полупроводниками. К числу диэлектриков относятся: дистиллированная вода (можно спросить, как получить или где взять). К проводникам: растворы и расплавы электролитов (кислот, щелочей и солей). Жидкими полупроводниками являются: расплавленный селен, расплавы сульфидов. При растворении электролитов, под влиянием электрического поля полярных молекул воды, происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Носителями заряда в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы.) Если сосуд с раствором электролита включить в электрическую цепь, то отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду – аноду (анод – в переводе с греческого «движение вверх, восхождение»), положительные ионы – к отрицательному электроду – катоду (катод – в переводе с греческого «ход вниз, возвращение»).В результате установится электрический ток. Электрическим токам в жидкостях называется упорядоченное направленное движение положительных ионов к катоду отрицательных ионов к аноду. Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворённом веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и электрических свойств растворителя. Прохождение электрического тока через электролит связано с переносом вещества, т.е. на электродах происходит выделение веществ, входящих в состав электролита. На аноде отрицательно заряженные ионы отдают свои лишние электроны (в химии это называется окислительной реакцией), а на катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция) Процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно – восстановительными реакциями называют электролизом. Масса вещества выделившегося на катоде рассчитывается по закону Фарадея m = k I Δt, где m – масса [кг] I – сила тока [A] Δt – промежуток времени [c] k – коэффициент пропорциональности, которая зависит от природы вещества, т.е. от молярной массы – M и от валентности - n Качественное отличие полупроводников от металлов характеризует зависимость удельного сопротивления от температуры В твердом теле возможна ситуация, когда энергетическая зона, возникшая из энергетических уровней валентных электронов исходных атомов, оказывается полностью заполненной электронами, а ближайшие доступные для заполнения электронами энергетические уровни отделены от валентной зоны Еу промежутком неразрешенных энергетических состояний — так называемой запрещенной зоной EgВыше запрещенной зоны расположена зона разрешенных для электронов энергетических состояний — зона проводимости Ес. В этом случае в цепи с полупроводниковым материалом по мере повышения температуры полупроводника будет нарастать электрический ток. Он связан не только с движением электронов в зоне проводимости, но и с появлением вакантных мест от ушедших в зону проводимости электронов в валентной зоне, так называемых дырок.Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары, тогда дырка переместится на новое место в кристалле. Если полупроводник помещают в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но и дырки, которые ведут себя как положительно заряженные частицы. Поэтому ток / в полупроводнике складывается из электронного 1п и дырочного 1р токов: / = 1п + 1р. Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только в чистых (т.е. без примесей) полупроводниках, и называют его собственной электрической проводимостью полупроводников. Электроны перемещаются в зону проводимости с уровня Ферми, который в собственном полупроводнике расположен посередине запрещенной Различают два типа примесной проводимости — электронную и дырочную. Примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла, называют донорской примесью. В результате ее введения в кристалле появляется значительное число свободных электронов, проводимость, обусловленную свободными электронами, называют электронной, а полупроводник, обладающий электронной проводимостью, — полупроводником п-типа. Примесь атомов, способных захватывать электроны, называют акцепторной примесью. В результате введения акцепторной примеси в кристалле разрывается множество ковалентных связей и образуются вакантные места (дырки). Электронно-дырочный переход. Диоды. В современной электронной технике полупроводниковые приборы играют исключительную роль. За последние три десятилетия они почти полностью вытеснили электровакуумные приборы. Электронно-дырочный переход (или п—^-переход) — это область контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. Любой полупроводниковый прибор имеет один или несколько электронно-дырочных переходов. Способность п—/^-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используют в приборах, называемых полупроводниковыми диодами. Конспект Ответить на вопросы Какие вещества называют проводниками? Какие электрические заряды называют свободными? Какие частицы являются носителями свободных зарядов в металлах? Что происходит в металле, помещенном в электрическое поле? На каком принципе основана электростатическая защита? Какие вещества называют диэлектриками? Какие диэлектрики называют полярными, а какие – неполярными и что к ним относится? |