Общие сведения и классификация полупроводников
Полупроводники по удельному сопротивлению занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Самым известным полупроводником является кремний (Si). Но, кроме него, есть много других. Примером могут служить такие природные полупроводниковые материалы, как цинковая обманка (ZnS), куприт (Cu2O), галенит (PbS) и многие другие. Семейство полупроводников, включая полупроводники, синтезированные в лабораториях, представляет собой один из наиболее разносторонних классов материалов, известных человеку. Из 104 элементов таблицы Менделеева 79 являются металлами, 25 – неметаллами, из которых 13 химических элементов обладают полупроводниковыми свойствами и 12 – диэлектрическими. Основное отличие полупроводников состоит в том, что их электропроводность значительно возрастает при повышении температуры. При низких температурах они ведут себя подобно диэлектрикам, а при высоких — как проводники. Этим полупроводники отличаются от металлов: сопротивление металла растёт пропорционально увеличению температуры.
Другим отличием полупроводника от металла является то, что сопротивление полупроводника падает под действием света, в то время как на металл последний не влияет. Также меняется проводимость полупроводников при введении незначительного количества примеси.
Полупроводники встречаются среди химических соединений с разнообразными кристаллическими структурами. Это могут быть такие элементы, как кремний и селен, германий или двойные соединения, как арсенид галлия. Многие органические соединения, например полиацетилен (СН)n, – полупроводниковые материалы. Некоторые полупроводники проявляют магнитные (Cd1-xMnxTe) или сегнетоэлектрические свойства (SbSI). Другие при достаточном легировании становятся сверхпроводниками (GeTe и SrTiO3). Многие из недавно открытых высокотемпературных сверхпроводников имеют неметаллические полупроводящие фазы.
|
|
|
· Кремний – полупроводник, используемый в солнечных батареях, а в аморфной форме – в тонкоплёночных солнечных батареях. Является наиболее используемым полупроводником в фотоэлементах, прост в производстве, обладает хорошими электрическими и механическими качествами.
· Германий – полупроводник, используемый в гамма-спектроскопии, высокоэффективных фотоэлементах. Использовался в первых диодах и транзисторах. Требует меньше очистки, чем кремний.
· Селен – полупроводник, который применяется в селеновых выпрямителях, обладающих высокой радиационной устойчивостью и способностью к самовосстановлению.
Проводниковые материалы
Характерные свойства проводников и их зависимость от внешних условий
|
|
|
Проводники это вещества, имеющие в своей структуре массу свободных электрических зарядов, способных перемещаться под воздействием внешней силы по всему объёму материала. К группе проводников в электростатическом поле относят металлы и их соединения, некоторые виды электротехнического угля, растворы солей (кислот, щелочей), ионизированные газы. Лучшим проводящим материалом считается металл, например, золото, платина, медь, алюминий. К неметаллическим веществам, проводящим ток, относится углерод.
В качестве проводниковых материалов могут использоваться твердые тела, жидкости и газы. Среди твердых проводниковых материалов наиболее часто в электротехнике применяются металлы и сплавы.
Лучшим проводящим материалом считается металл, например, золото, платина, медь, алюминий. К неметаллическим веществам, проводящим ток, относится углерод.
Лучшими считаются проводники, сырьем для производства, которых послужило серебро, золото или платина. Повсеместное их использование ограничивается только большой стоимостью материала. Такие изделия нашли применение в оборонной и космической промышленности. В этих сферах важно обеспечение самого высокого качества оборудования, независимо от его стоимости. Гораздо шире область применения медных и алюминиевых материалов. Невысокая стоимость и отличные проводящие качества позволили использовать их во многих отраслях хозяйствования. Основными характеристиками проводников электричества являются: сопротивление, электропроводность.
|
|
|
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение диэлектрикам.
2. Охарактеризуйте электроизоляционные материалы.
3. Перечислите и охарактеризуйте широко применяемые газообразные диэлектрики.
4. Какие функции выполняют жидкие диэлектрики?
5. Какие функции выполняют пластмассы как электротехнические материалы?
6. Какие масла чаще всего применяются в качестве электроизоляционных материалов?
7. Дайте определение полупроводниковым материалам.
8. Охарактеризуйте основное отличие полупроводников от металлов.
9. Дайте определение проводниковым материалам.
10. Какие материалы считаются лучшими проводниковыми материалами?
Тест
Из предложенных вариантов ответа выберите один правильный и запишите его букву:
1. Для полупроводников характерно увеличение электропроводности
а) С увеличением температуры;
|
|
|
б) С увеличением напряжения;
в) от введения примесей;
г) от всех перечисленных характеристик.
2. Какие материалы применяются для изготовления токопроводящих жил кабелей?
а) Медь, алюминий, сталь
б) Алюминий, медь
в) Никель, медь, алюминий
г) Алюминий, медь, серебро
д) Никель, медь, алюминий, свинец
3. Как классифицируются диэлектрики по агрегатному состоянию?
а) Твердые, жидкие
б) Жидкие, плазменные, газообразные
в) Твердые, жидкие и газообразные
г) Твердые, сверхтвердые, газообразные, слоистые
д) Твердые, жидкие, термореактивные
4. Как классифицируются лаки по назначению?
а) Клеящие, пропиточные, покровные
б) Клеящие, покровные, обмазочные
в) Пропиточные, заливочные, обмазочные
г) Пропиточные, обмазочные, покровные
д) Клеящие, пропиточные, покровные, обмазочные
5. Назовите основные проводниковые материалы:
а) Никель, железо, сталь, алюминий, медь
б) Медь, алюминий
в) Свинец, медь, алюминий, вольфрам, серебро
г) Железо, медь, никель
д) Свинец, медь, алюминий, вольфрам, серебро, марганец
6. Какое из обозначений относится к твердости по Бринеллю?
а) НВ 130
б) HV 1100
в) HRC 45
г) HRA 98
д) HRB 180
7. На чем основан метод определения твердости металлов по Роквеллу?
а) На вдавливании в поверхность материала алмазного конуса и стального закаленного шарика диаметром 1,59 мм
б) На вдавливании в поверхность материала алмазного конуса
в) На вдавливании в поверхность материала алмазной пирамиды
г) На вдавливании в поверхность материала стального закаленного шарика диаметром 10 мм
д) На вдавливании в поверхность материала алмазной пирамиды и стального закаленного шарика диаметром 1,59 мм
8. Укажите, какие материалы относятся к полупроводниковым материалам:
а) Германий, кремний, карбид кремния, селен
б) Германий, кремний, карбид кремния
в) Селен, молибден, вольфрам, никель
г) Молибден, вольфрам, ниобий
д) Селен, германий, кремний
9. Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды называют
а) коррозия
б) теплоёмкость
в) пробой
г) плотность металла
д) электропроводность
10. К группе черных металлов не относятся:
а) медь
б) железо
в) чугун
г) сталь
11. Алюминий относится к:
а) материалам высокого сопротивления
б) материалам высокой проводимости
в) жаростойким материалам
г) электроугольным материалам
д) изоляционным материалам
12. Электротехнические материалы это?
а) специальные материалы, из которых изготавливают электрические машины, аппараты, приборы и др. элементы ЭО
б) которые пропускают электрический ток
в) материалы для изготовления различной продукции
г) материалы для изготовления полуфабрикатов
13. Какое вещество является диэлектриком:
а) Раствор соли в воде
б) Ртуть
в) Медь
г) Резина
14. Что представляют собой полупроводники?
а) их сопротивление с ростом температуры растет
б) занимают промежуточное место по электропроводности между металлическими проводниками и диэлектриками
в) их сопротивление с изменением температуры не меняется
г) занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми диэлектриками
15. Узлы металлической решетки состоят из …
а) положительных ионов,
б) электронов,
в) отрицательных ионов
16. Когда электротехнический материал имеет кристаллическую структуру вещества?
а) если атомы или ионы расположены регулярно в узлах кристаллической решетки;
б) если атомы, ионы или молекулы расположены закономерно в узлах кристаллической решетки;
в) если элементарные частицы материала расположены регулярно в узлах кристаллической решетки;
г) если атомы или молекулы расположены закономерно в узлах кристаллической решетки.
17. В качестве каких электротехнических материалов используются в электрооборудовании пластические массы?
а) электроизоляционных, конструкционных, магнитных;
б) электроизоляционных, диэлектрических, магнитных;
в) диэлектрических, конструкционных, магнитных;
г) электроизоляционных, диэлектрических, конструкционных.
18. Как влияет влажность на свойства электроизоляционных материалов?
а) проникая в поры электроизоляционных материалов, вода улучшает диэлектрические свойства;
б) в результате увлажнения уменьшается коэффициент диэлектрических потерь;
в) под воздействием влажности электрические свойства большинства электроизоляционных материалов ухудшаются;
г) в воде легко диссоциируют молекулы других веществ, что повышает электрическую проводимость материала.
Выбрать несколько правильных ответов
19. Вещества по отношению к электрическому току подразделяются на:
а) металлы,
б) проводники,
в) кристаллы.
г) магнитные,
д) аморфные,
е) полупроводники,
ж) диэлектрики.
20. Диэлектрики - это
а) дистиллированная вода,
б) железо,
в) медь,
г) резина,
д) пластмасса.
| А | Б | В | Г | Д | |
| 1 | Х | ||||
| 2 | Х | ||||
| 3 | Х | ||||
| 4 | Х | ||||
| 5 | Х | ||||
| 6 | Х | ||||
| 7 | Х | ||||
| 8 | Х | ||||
| 9 | Х | ||||
| 10 | Х | ||||
| 11 | Х | ||||
| 12 | Х | ||||
| 13 | Х | ||||
| 14 | Х | ||||
| 15 | Х | ||||
| 16 | Х | ||||
| 17 | Х | ||||
| 18 | Х | ||||
| 19 | БЕЖ | ||||
| 20 | АГД | ||||
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 302; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!