DIELEKTRYKI. Struktura pasmowa. rutyl, anataz i brukit. Przerwa energetyczna większa niż 3 ev

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "DIELEKTRYKI. Struktura pasmowa. rutyl, anataz i brukit. Przerwa energetyczna większa niż 3 ev"

Transkrypt

1 Materiał, w którym koncentracja swobodnych nośników ładunku jest bardzo mała, o zerowej lub prawie zerowej przewodności elektrycznej; materiał, w którym elektrony są związane z atomami lub molekułami; DIELEKTRYKI Struktura pasmowa Przykład: struktura pasmowa tlenku tytanu. Od lewej: rutyl, anataz i brukit. Przerwa energetyczna większa niż 3 ev M Landmann et al 2012 J. Phys.: Condens. Matter

2 Dielektryki Wobec niemożliwości przepływu ładunku w dielektryku, pole elektryczne wnika do wnętrza materiału. Pod wpływem zewnętrznego pola indukuje się ładunek. Wewnątrz dielektryka istnieje pole elektryczne: V = V zewn + V induk V Vzewn = ε ( q, ω) Dielektryki Znaczenie funkcji dielektrycznej (przenikalności elektrycznej): ε ( q, ω) ε (q, q ω ) 0 ε ( q, ω) = 1 Pole nie wnika do wnętrza, całkowite ekranowanie Bardzo małe zaburzenie powoduje silną reakcję Brak reakcji na zaburzenie (próżnia) 2

3 Kondensator płaski: bez dielektryka S, +Q V 0 d E 0 _ -Q 0 Natężenie pola elektrycznego Q = 0 ε S E o 0 Pojemność Q = V C0 0 = ε0 0 S d Kondensator płaski: z dielektrykiem V S, +Q d _ -Q E Natężenie pola elektrycznego Q E = εε 0 S C = Pojemność Q V = εε S = ε d 0 C 0 3

4 Definicje Kondesator - element elektroniczny składający się z dielektryka umieszczonego pomiędzy przewodnikami metalicznymi. Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. S d Q C = U C = ε ε o s d C U W = 2 2 ε ε o E W = 2 W energia, C- pojemność, U napięcie, E pole elektryczne, Q ładunek, ε o przenikalnośc elekt. próżni 2 Dielektryk w kondensatorze: Zwiększa jego pojemność C = εc 0 Zwiększa energię, która może być zmagazynowana w kondensatorze: W = εw 0 Zwiększa maksymalne napięcie, które można przyłożyć do kondensatora: Powietrze: 3 kv/mm, Pyrex: 14 kv/mm. 4

5 Przenikalności elektryczne Makroskopowy opis dielektryka w kondensatorze +Q 0 + Q V C Q + Q V = 0 -Q 0 +(- Q) 5

6 Makroskopowy opis dielektryka - E, D i P E: natężenie pola elektrycznego D: indukcja elektryczna P: polaryzacja r r r D = ε 0 E + P D r = εε 0E r r r P = χε 0 E r r r D r = ε 0 E + P D = εε 0E r r r P = χε 0 E Wektory E, D i P Zatem, związek pomiędzy poszczególnymi wielkościami jest następujący: r r r r r r r D = εε 0E = ε 0E + P εε 0E = ε 0E + χε 0E ε = 1+ χ gdzie ε 0 =8.85 x C 2 /N-m 2, P jest wektorem polaryzacji,χ jest podatnością elektryczną a ε jest względną przenikalnością elektryczną materiału 6

7 Mikroskopowy opis dielektryka - E, D i P E: natężenie pola elektrycznego D: indukcja elektryczna P: polaryzacja r σ = Dn r σ = E r n r σ ind 0 ε 0 = r Pn r Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Dipol elektryczny m v = q r i i i 7

8 Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Przed umieszczeniem materiału w polu elektrycznym atomy, jony lub cząsteczki, z których zbudowany jest dany materiał mogą mieć zerowy lub różny od zera moment dipolowy. Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Gdy dielektryk znajdzie się w polu elektrycznym indukują się w nim dipole elektryczne oraz obracają się zgodnie z polem istniejące już dipole. Ogólnie mówiąc, momenty dipolowe molekuł zmieniają się. Wielkość zmian opisuje się poprzez tzw. polaryzowalność, α: r r m = αeα E Uwaga: natężenie pola elektrycznego w miejscu, gdzie znajduje się molekuła jest właściwie nieznane. 8

9 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Pole lokalne wewnątrz wnęki= pole zewnętrzne + pole od ładunków indukowanych na powierzchni wnęki + pole dipoli wewnątrz wnęki (=0) r E lok r = E 0 r P + 3ε 0 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Związek wektora polaryzacji z momentem dipolowym: σ ind = r Pn r Wektor polaryzacji jest to moment dipolowy przypadający na jednostkę objętości dielektrykaka r P = lim V 0 N i = 1 r m j 9

10 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Wielkości makroskopowe r D = r r ε E + P r 0 D εε E r = r P = 0 r χε E 0 r r σ = Dn σ = E r n r 0 ε 0 σ ind r r = Pn Wielkości mikroskopowe mr = q r i i r r r P = E0 + 3ε 0 r r m = α E lok rv E lok E lok r Nα = E 1 T 3 ε 0 1 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Wychodząc z relacji pokazanych na poprzednim Wychodząc z relacji pokazanych na poprzednim slajdzie wyprowadzić zależności Clausiusa Mossottiego 10

11 Mechanizmy oddziaływania dielektryka z polem elektrycznym (polaryzacji) Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Chmura elektronowa przesuwa się nieco względem dodatniego jądra; Dodatnie i ujemne jony przesuwają się nieco w przeciwne strony; Indukuje się dipol Istniejące już dipole obracają się tak, aby ustawić się możliwie zgodnie z polem. w dielektrykach niejednorodnych występuje polaryzacja ładunku przestrzennego (na granicach ziaren, granicach międzyfazowych itp.); Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja elektronowa Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Chmura elektronowa przesuwa się nieco względem dodatniego jądra (powstaje dipol); 11

12 Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja elektronowa Polaryzacja elektronowa zależy od częstotliwości i rodzaju atomu. Im większy atom, tym łatwiej się polaryzuje. α r 3 6 ity, α [Α 3 ] Polarizabil Si(4+) Al(3+) Hf(4+) Zr(4+) Y(3+) La(3+)Ce(3+)Pr(3+)Gd(3+)Yb(3+)Lu(3+) Ion D. G. Schlom et al, Thin films and heterostructures for oxide electronics, (Springer, 2005), p. 31 Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Dodatnie i ujemne jony przesuwają się w przeciwne - - strony; Pole elektryczne 12

13 Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa Polaryzacja jonowa zależy od ładunku i masy jonów, siły wiązania itp. i częstotliwości; Oxide ZrSiO4 HfO2 ZrO2 Al2O3 SiO2 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Fröhlich coupling constant Fischetti et al, PRB 90, 4587 (2001) Pole elektryczne Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa i elektronowa Polaryzowalność jonowa i elektronowa zależą od Polaryzowalność jonowa i elektronowa zależą od częstotliwości. Charakter zależności jest w obu przypadkach podobny. Można ją opisać tzw. modelem Lorentza. 13

14 Model Lorentza Opisuje ruch ładunków związanych w polu elektrycznym. Zakładając, że ruchniejesttłumiony: 2 d r 2 = ee mω 2 0 r m d t Pole elektryczne jest sinusoidalnie zmienne Indukowany moment dipolowy: Polaryzowalność: Polaryzowalność, gdy jest tłumienie: r r E = E sin 0 ( ωt ) v r m = αe 2 e 1 α = m 2 e = m 2 2 ( ω ω ) 0 1 α ( ω ω ) iγω Model Lorentza 14

15 Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Istniejące już dipole obracają się tak, aby ustawić się możliwie zgodnie z polem. Polaryzacja orientacyjna Istniejące trwałe dipole w zewnętrznym polu elektrycznym dążą do zmniejszenia swojej energii (obracają się o pewien kąt). Porządkowaniu dipoli przeciwstawiają się drgania termiczne. 15

16 Polaryzacja orientacyjna Energia dipola p w polu elektrycznym E: rr U = µ Ε = µ E cosθ Prawdopodobieństwo, że dany dipol zorientuje się w temperaturze T i polu E pod kątem θ opisuje czynnik Boltzmanna U kt f ( T ) = Ce = Ce µ E cosθ kt Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Polaryzowalność orientacyjna zależy od temperatury i częstotliwości; Zależność od temperatury: <µ F > = µ 2 E 3kT <P> = N µ 2 E 3kT 16

17 Polaryzacja orientacyjna: zależność od częstotliwości Gdy pole elektryczne w pewnym momencie zostanie wyłączone, układ dipoli wraca do stanu nieuporządkowanego. Szybkość powrotu do r-gi: dp dt 1 = P ( t) τ Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Zależność polaryzowalności orientacyjnej od Zależność polaryzowalności orientacyjnej od częstotliwości jest inna niż w przypadku polaryzowalności indukcyjnej: 17

18 Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja ładunku przestrzennego Polega na przemieszczeniu ładunków na pewne odległości w dielektrykach niejednorodnych (na granicach ziaren, granicach międzyfazowych itp. ). Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystkie 1. Elektronowa (α e ) α = α e + α i + α d + α s 3. Orientacyjna(α d ) 2. Jonowa (α i ) 4. Ładunku przestrzennego(α s ) 18

19 Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystkie 1. Polaryzowalność elektronowa (α e ) reakcja szybka 2. Polaryzowalność jonowa (α i ) reakcja wolniejsza 3. Polaryzowalność orientacyjna (α d ) reakcja jeszcze wolniejsza 4. Polaryzowalność ładunku przestrzennego (α s ) reakcja bardzo wolna Audiofrequencies (~ 10 3 Hz) α = α e +α i +α d +α s Radiofrequencies (~ 10 6 Hz) (α s 0) α = α e +α i +α d Microwave frequencies (~ 10 9 Hz) (α s, α d 0) α = α e +α i Visible/UV frequencies (~ Hz) (α s, α d, α i 0) α = α e Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystko 19

20 Przebicie dielektryka Przebicie: Nagły wzrost prądu,gdy napięcie przyłożone do dielektryka przekroczy graniczną wartość V b Mechanizmy przebicia Przebicie lawinowe: następuje gdy elektrony w polu elektrycznym uzyskują wystarczającą energię, aby wybić elektrony walencyjne do pasma przewodnictwa. Wybite elektrony też przyspieszają w polu elektrycznym i jonizują następne elektrony: LAWINA Przebicie elektrolityczne: powstają ścieżki przewodnictwa jonowego. Przebicie dielektryka Mechanizmy przebicia: Termiczne: Gdy częstotliwość pola elektrycznego AC jest zbliżona do częstotliwości rezonansowej sieci krystalicznej. Pole rozgrzewa sieć. Ogrzane atomy łatwiej są jonizowane. Pojawia się i przewodnictwo jonowe, i elektronowe. Powstają dalsze defekty. Jonizacja lawinowa może nastąpić już przy niższym polu niż graniczne. Wyładowcze: W porowatym dielektryku gaz jonizowany jest najczęściej szybciej niż dielektryk. Jony gazu powodują zniszczenie powierzchni i przyspieszają przebicie. 20

21 Przebicie dielektryka Material Critical Field Strength th (kv/cm) Oil 200 Glass, ceramics Mica Oiled paper 1800 Polymers SiO 2 in ICs > Thin films in ICs > Kuchenka mikrofalowa Kuchenka mikrofalowa wytwarza pole elektromagnetyczne o częstotliwości 2.5 GHz. Jest to częstotliwość (energia) odpowiednia d i aby pobudzić cząsteczki H 2 O do zmian orientacji. 21

22 Kuchenka mikrofalowa W zakresie 5 GHz GHz przenikalność elektryczna wody jest jeszcze większa, ale wówczas energia byłaby absorbowana tylko na zewnętrznej powierzchni żywności. Kuchenka mikrofalowa Czy dodatek soli do wody przyspiesza, czy opóźnia gotowanie? Przyspiesza, ponieważ jony Na i Cl tez oddziałują z mikrofalami i zderzając się z innymi jonami przyczyniają się do ogrzewania; 22

23 Kuchenka mikrofalowa Dlaczego różne rodzaje żywności wymagają różnego czasu, żeby osiągnąć mniej więcej tę samą temperaturę? Różna przenikalność elektryczna i różna pojemność cieplna. Kuchenka mikrofalowa 23

24 Dlaczego sól rozpuszcza się w wodzie? NaCl jest sztywnym kryształem, wiązanym w całość przez oddziaływanie elektrostatyczne między Na + icl -. Przenikalność elektryczna wody jest bardzo duża ż (78). Zatem,woda zmniejsza pole elektryczne między jonami i,co za tym idzie, przyciąganie między nimi. Dlaczego woda ma tak dużą przenikalność elektryczną? Istnienie sieci wiązań wodorowych powoduje, że w zewnętrznym polu elektrycznym następuje kolektywne przegrupowanie molekuł i wiązań wodorowych, co powoduje że przenikalność elektryczna jest duża. 1, diethyl ether; 2, chloroform; 3, methylene dichloride; 4, methyl ethyl ketone; 5, acetone; 6, ethanol; 7, methanol; 8, acetonitrile; 9, ethylene glycol; 10, dimethylsulfoxide; 11, hydrazine; 12, formic acid; 13, water; 14, sulfuric acid; 15, formamide; 16, hydrogen cyanide; 17, N-methyl formamide 24

25 Kondensatory Podział kondensatorów Rodzaj kondensatora Polimerowe Mikowe Elektrolityczne (aluminiowe, tantalowe) Ceramiczne Superkondensatory Mechanizm polaryzacji polaryzacja elektronowa lub orientacyjna polaryzacja jonowa polaryzacja jonowa polaryzacja jonowa lub orientacyjna polaryzacja ładunku przestrzennego 50 25

26 Kondensatory polimerowe Folie polimerowe: ε=2-5 Poliester, Polipropylen,.. Grubośc folii 1-5 µm Napięcie przebicia 1-3 MV/cm 51 Kondensatory aluminiowe Tlenek aluminium ε=8 8 Przytwierdzenie doprowadzeń do folii Trawienie folii aluminiowej w celu zwiekszenia powierzchni (anoda) Zwinięcie w rulon folii anodowej, separatora, folii katodowej i separatora Wstawienie rulonu w obudowę Nasączenie elektrolitu Zamknięcie obudowy Przyłożenie napięcia do zacisków w celu uformowania warstwy tlenku aluminium na anodzie (1.4 nm/ 1V) 26

27 Kondensatory tantalowe Tlenek tantalu ε=26 Oczyszczenie tantalu Sproszkowanie Formowanie pastylki Wypalenie w próżni Kąpiel w kwasie i anodyzacja Utworzenie tlenku tantalu Kąpiel w azotanie manganu Wypalenie Utworzenie tlenku manganu Kąpiel w wodnej zawiesinie grafitu Wysuszenie Naniesienie srebrnej pasty Ag C MnO 2 Ta 2 O 5 Ta 53 Monolityczne kondensatory ceramiczne Np. BaTi O 3 ε=2000 Przygotowanie proszków Przygotowanie zawiesiny Odlewanie foliowe Suszenie folia ~10µm gr. Cięcie Sitodruk elektrod metalicznych Suszenie Złożenie stosu Laminowanie Wypalanie 54 27

28 Tendencje rozwojowe kondensatorów ceramicznych Grubość ceramiki [µm] 55 Superkondensatory separator elektroda elektroda węgiel aktywny z elektrolitem węgiel aktywny z elektrolitem Grubość warstwy podwójnej nm Napięcie polaryzacyjne 1-4 V C= 10 µf/cm 2 W= Wh/kg 56 28

29 Komercyjne rozwiązania pięcie pracy [V] Na polimerowe ceramiczne elektrolityczne superkondensatory Pojemność [F] 57 Kondensatory w IC W 1984 dzięki rozwinięciu technologii cienkowarstwowej w zastosowaniu do ferroelektryków, po raz pierwszy zastosowano je w układzie scalonym; W DRAM i w ogóle w układach scalonych używa się kondensatory z Si 3 N 4 lub SiO 2 jako dielektrykiem (głównie SiO 2 ); Elektrody są z domieszkowanego Si lub polikrystalicznego Si. Kondensatory służą do utrzymania pamięci. Z powodu bardzo małego rozmiaru mają bardzo małą pojemność i muszą być ładowane tysiące razy na sekundę aby DRAM nie stracił danych. 29

30 Kondensatory w IC Zawartość pamięci na jednostkę powierzchni urządzeń MOS DRAM stale rośnie. Pojemność kondensatora na komórkę pamięci musi być rzędu ff. To oznacza, że pojemność kondensatora na jednostkę jego powierzchni musi rosnąć. Skoro powierzchnia i okładek k maleje, to stałą tł pojemność kondensatora można osiągnąć przez zmniejszenie odległości między okładkami, lub zastosowanie dielektryka o dużym ε. 10 Kondensatory w IC Equiv Oxide Thickness (n nm) nm year Miniaturyzacja spowodowała, że grubość warstw SiO 2 jest rzędu ~5 warstw atomowych (2nm). 30

31 Kondensatory w IC Przy tak małych grubościach tunelowanie elektronów przez warstwę izolatora jest zjawiskiem znaczącym (dielektryk przestaje być dielektrykiem). Kondensatory w IC Aby możliwa była dalsze miniaturyzacja potrzebne są materiały o dużej przenikalności elektrycznej. Mało rewolucyjne rozwiązanie (chociaż wiążące się też z problemami) to zastąpienie tlenku lub azotku krzemu przez takie materiały jak tlenek tantalu (Ta 2 O 5 ), tlenek hafnu (HfO 2 ) i tlenek cyrkonu (ZrO 2 ). Najlepszy dielektryk to (Ba,Sr)TiO 3 (BST)*. Bardziej rewolucyjne pomysły wiążą się z dużo mniej opanowanymi technologiami jak np. wykorzystanie nanorurek węglowych. * Ale BST wymaga innego materiału elektrod niż Si 31

32 Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Grubszy dielektryk o dużej stałej dielektrycznej pozwala na zmniejszenie prądu ą tunelowania ~100X. Układy są ą większe ę w kierunku pionowym, ale mniejsze poziomo Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Wpływ przenikalności elektrycznej i grubości dielektryka na pojemność kondensatora. 32

33 Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Oprócz warunku dużej przenikalności elektrycznej materiały powinny: Nie reagować z Si; Być stabilne do C; Mieć szeroką przerwę energetyczną i taki potencjał chemiczny aby bariery potencjału względem Si miały odpowiednią wysokość; Dopasowane do Si, tak aby nie powstawały defekty na granicy materiałów. Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Reakcje z Si (widać powiększającą się warstwę graniczną) As grown 550 C 950 C Lu 2 O 3 (Atomic Layer Deposition) Scham et al Topics in Appl. Phys. Vol. 106, p. 153 (Springer, 2007) 33

34 Materiały o dużej przenikalności elektrycznej 10 Przerwa energetyczna Band Gap (ev) SiO 2 Al 2 O 3 MgO ZrSiO 4 HfSiO 4 CaO Y O 2 3 ZrO 2HfO2 SrO Si 3 N 4 Ta 2 O 5 La O 2 3 BaO TiO K 1.1 V 0 V Si Materiały o dużej przenikalności elektrycznej V > 1 V e V > 1 V h Oxide CB VB Energy (ev) SrTiO 3 Ta Si 3 N 2 O ZrO 2 5 Si 4 BaZrO HfO 2 3 Y 2 O 3 ZrSiO 4 SiO 2 La Al2 O 2 O 3 HfSiO 4 3 Bardzo ważne jest odpowiednie dopasowanie pasm (tak, aby bariera potencjału między izolatorem a Si > 1 V) aby zminimalizować prąd wzbudzony termicznie ; Najlepszy dielektryk to (Ba,Sr)TiO 3 (BST)., ale nie pasuje do przerwy energetycznej krzemu. Nadaje się do innych materiałów, np. GaAs LaAlO 3 34

35 Materiały o dużej przenikalności elektrycznej krzem Obszar graniczny Materiał o dużym ε Materiały o dużej przenikalności elektrycznej są niedopasowane do struktury krystalicznej krzemu: powstają defekty Przykłady 35

36 Przykłady Obraz TEM przekroju kondensatora z BST, elektrodą Pt i warstwą TaSiN jako bariera. Grubość dielektryka 27 nm. Całość: 0,2 µm. Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Zatem: zastosowanie materiały o dużej przenikalności elektrycznej pociąga za sobą inne zmiany. np. metalowa bramka, a nie z polikrystalicznego Si; Zupełnie inne materiały np. german a nie krzem; Zastosowanie warstw pośrednich między dielektrykiem a elektrodą. 36

37 Teraźniejszość: przykłady Korporacja elektroniczna (MEC) produkuje FeRAM-y na bazie BST z polem przebicia 1.5 MV/cm (Kondensatory BST-na-GaAs); Sieć kondensatorów z PZT w 32 Mb Samsung PZT FeRAM Dielektryki organiczne Kompozyt: polyanilina (PANI) dodecylbenzenesulfonic Acid (DBSA) - poly(acrylic acid) (PAA) zawierający ponad 20% PANI ma rekordową przenikalność elektryczną (2 x 10 5 dla częstotliwości 1 khz); Kompozyt składa się z cząstek PANI (20-50 nm) rozdyspergowanych w matryc PAA ogromna ilość nanokondensatorów; Chao-Hsien Hoa, Cheng-Dar Liu, Chia-Hung Hsieh, Kuo-Huang Hsieh, Sung-Nung Lee High dielectric constant polyaniline/poly(acrylic acid) composites prepared by in situ polymerization Synthetic Metals 158 (2008)

38 Science fiction? Kondensator zbudowany z nanorurek o różnych właściwościach. Japan Science & Technology Corporation Materiały o małej przenikalności elektrycznej Cel: obniżenie stałej RC (aby zwiększyć szybkość działania układów scalonych), jednocześnie bez zmiany rozmiaru. 38

39 Materiały o małej przenikalności elektrycznej Materiały o małej przenikalności elektrycznej Material Classification Material k value Deposition Method Inorganic Fluorinated glass (SiOF) 2.8 CVD Hydrogen silesquioxane (HSQ) 2.9 SOD Inorganic/Organic Hybrid Si-O-C polymers (e.g. MSQ) 2.0 SOD Poly(arylene ether) PAE 2.6 SOD Polyimides / Flourinated 2.9 / 2.3 SOD Parylene-N / Parylene-F 2.7 / 2.4 CVD B-stage polymers 2.6 SOD Organic Porous DLC-Diamond-like Carbon / Fourinated 2.7 / 2.4 CVD Amorphous C / Flourinated 2.0 CVD PTFE (Teflon) 1.9 SOD Porous MSQ 1.8 SOD Porous PAE 1.8 SOD Porous SiLK 1.5 SOD Porous SiO2 1.1 SOD Air gaps/bridges 1.0??? 39

40 Materiały o małej przenikalności elektrycznej Organiczno/nieorganiczny (ε= 2.0) Tlenek krzemu domieszkowany węglem Materiały o małej przenikalności elektrycznej Organiczne (ε =2.6) 40

41 Materiały o małej przenikalności elektrycznej Materiały porowate: nieorganiczne lub organicznonieorganiczne (1) Low-k Dielectrics. 41

Procesy technologiczne w elektronice

Procesy technologiczne w elektronice Procesy technologiczne w elektronice Procesy technologiczne Wytwarzanie monoryształów Si i innych. Domieszkowanie; wytwarzanie złącz. Nanoszenie cienkich warstw. Litografia. Wytwarzanie warstw izolatora.

Bardziej szczegółowo

Wykład 18 Dielektryk w polu elektrycznym

Wykład 18 Dielektryk w polu elektrycznym Wykład 8 Dielektryk w polu elektrycznym Polaryzacja dielektryka Dielektryk (izolator), w odróżnieniu od przewodnika, nie posiada ładunków swobodnych zdolnych do przemieszczenia się na duże odległości.

Bardziej szczegółowo

Dielektryki. właściwości makroskopowe. Ryszard J. Barczyński, 2016 Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Dielektryki. właściwości makroskopowe. Ryszard J. Barczyński, 2016 Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Dielektryki właściwości makroskopowe Ryszard J. Barczyński, 2016 Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Przewodniki i izolatory Przewodniki i izolatory Pojemność i kondensatory Podatność dielektryczna

Bardziej szczegółowo

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM Równania Maxwella dive = ρ εε 0 prawo Gaussa dla pola elektrycznego divb = 0 rote = db dt prawo Gaussa dla pola magnetycznego prawo indukcji Faradaya rotb = μμ 0 j + εε 0 μμ 0

Bardziej szczegółowo

Zastosowanie metod dielektrycznych do badania właściwości żywności

Zastosowanie metod dielektrycznych do badania właściwości żywności Zastosowanie metod dielektrycznych do badania właściwości żywności Ze względu na właściwości elektryczne materiały możemy podzielić na: Przewodniki (dobrze przewodzące prąd elektryczny) Półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych Dielektryki Dielektryk- ciało gazowe, ciekłe lub stałe niebędące przewodnikiem prądu elektrycznego (ładunki elektryczne wchodzące w skład każdego ciała są w dielektryku związane ze sobą) Jeżeli do dielektryka

Bardziej szczegółowo

POLE ELEKTRYCZNE PRAWO COULOMBA

POLE ELEKTRYCZNE PRAWO COULOMBA POLE ELEKTRYCZNE PRAWO COULOMBA gdzie: Q, q ładunki elektryczne wyrażone w kulombach [C] r - odległość między ładunkami Q i q wyrażona w [m] ε - przenikalność elektryczna bezwzględna środowiska, w jakim

Bardziej szczegółowo

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości: 1 W stanie równowagi elektrostatycznej (nośniki ładunku są w spoczynku) wewnątrz przewodnika natężenie pola wynosi zero. Cały ładunek jest zgromadzony na powierzchni przewodnika. Tuż przy powierzchni przewodnika

Bardziej szczegółowo

Różne dziwne przewodniki

Różne dziwne przewodniki Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich

Bardziej szczegółowo

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1 Wykład 8 Właściwości materii Bogdan Walkowiak Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka 18 listopada 2014 Biophysics 1 Właściwości elektryczne Właściwości elektryczne zależą

Bardziej szczegółowo

Kondensatory. Konstrukcja i właściwości

Kondensatory. Konstrukcja i właściwości Kondensatory Konstrukcja i właściwości Zbigniew Usarek, 2018 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Podstawowe techniczne parametry

Bardziej szczegółowo

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE WIĄZANIA Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE Przyciąganie Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może to być

Bardziej szczegółowo

Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna

Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna Pojemność elektryczna Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna 1 Pojemność elektryczna - kondensatory Kondensator : dwa przewodniki oddzielone izolatorem zwykle naładowane ładunkami o przeciwnych

Bardziej szczegółowo

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α Elektrostatyka ŁADUNEK elektron: -e = -1.610-19 C proton: e = 1.610-19 C neutron: 0 C n p p n Cząstka α Ładunek elektryczny Ładunek jest skwantowany: Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI jest

Bardziej szczegółowo

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku w poprzednim odcinku 1 Potencjał pola elektrycznego U ab ΔV W q b a F dx q b a F q dx b a (x)dx U gradv ab ΔV b a dv dv dv x,y,z i j k (x)dx dx dy dz Natężenie pola wskazuje kierunek w którym potencjał

Bardziej szczegółowo

Lekcja 43. Pojemność elektryczna

Lekcja 43. Pojemność elektryczna Lekcja 43. Pojemność elektryczna Pojemność elektryczna przewodnika zależy od: Rozmiarów przewodnika, Obecności innych przewodników, Ośrodka w którym się dany przewodnik znajduje. Lekcja 44. Kondensator

Bardziej szczegółowo

Elementy teorii powierzchni metali

Elementy teorii powierzchni metali prof. dr hab. Adam Kiejna Elementy teorii powierzchni metali Wykład 4 v.16 Wiązanie metaliczne Wiązanie metaliczne Zajmujemy się tylko metalami dlatego w zasadzie interesuje nas tylko wiązanie metaliczne.

Bardziej szczegółowo

Pojemność elektryczna. Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna

Pojemność elektryczna. Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna Pojemność elektryczna Pojemność elektryczna, Kondensatory Energia elektryczna Pojemność elektryczna - kondensatory Kondensator : dwa przewodniki oddzielone izolatorem zwykle naładowane ładunkami o przeciwnych

Bardziej szczegółowo

Pole elektryczne w ośrodku materialnym

Pole elektryczne w ośrodku materialnym Pole elektryczne w ośrodku materialnym Ryszard J. Barczyński, 2017 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Stała dielektryczna Stała

Bardziej szczegółowo

r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i wykład XIII - XIV Zakład Biofizyki

r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i wykład XIII - XIV Zakład Biofizyki r. akad. 2012/2013 wykład XIII - XIV Podstawy Procesów i Konstrukcji InŜynierskich Elementy fizyki ciała stałego Zakład Biofizyki Stany skupienia materii A -R MALDI-NCD PLAZMA ES -CON http://www.szkolnictwo.pl/

Bardziej szczegółowo

Natężenie prądu elektrycznego

Natężenie prądu elektrycznego Natężenie prądu elektrycznego Wymuszenie w przewodniku różnicy potencjałów powoduje przepływ ładunków elektrycznych. Powszechnie przyjmuje się, że przepływający prąd ma taki sam kierunek jak przepływ ładunków

Bardziej szczegółowo

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr

Bardziej szczegółowo

GENERATOR WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI BADANIE ZJAWISK TOWARZYSZĄCYCH NAGRZEWANIU DIELEKTRYKÓW

GENERATOR WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI BADANIE ZJAWISK TOWARZYSZĄCYCH NAGRZEWANIU DIELEKTRYKÓW GENERATOR WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI BADANIE ZJAWISK TOWARZYSZĄCYCH NAGRZEWANIU DIELEKTRYKÓW Nagrzewanie pojemnościowe jest nagrzewaniem elektrycznym związanym z efektami polaryzacji i przewodnictwa w ośrodkach

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne

Bardziej szczegółowo

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE WIĄZANIA Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE 1 Przyciąganie Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może to być

Bardziej szczegółowo

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Podstawy

Bardziej szczegółowo

Wykład 4 i 5 Prawo Gaussa i pole elektryczne w materii. Pojemność.

Wykład 4 i 5 Prawo Gaussa i pole elektryczne w materii. Pojemność. Wykład 4 i 5 Prawo Gaussa i pole elektryczne w materii. Pojemność. Maciej J. Mrowiński mrow@if.pw.edu.pl Wydział Fizyki Politechnika Warszawska 21 marca 2016 Maciej J. Mrowiński (IF PW) Wykład 4 i 5 21

Bardziej szczegółowo

Właściwości kryształów

Właściwości kryształów Właściwości kryształów Związek pomiędzy właściwościami, strukturą, defektami struktury i wiązaniami chemicznymi Skład i struktura Skład materiału wpływa na wszystko, ale głównie na: właściwości fizyczne

Bardziej szczegółowo

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,

Bardziej szczegółowo

Temat XXI. Pole Elektryczne w Materii

Temat XXI. Pole Elektryczne w Materii Temat XXI Pole Elektryczne w Materii Dipol elektryczny Proste podejście do dipola E E k r 2 Q 2 l 4 E cos E E cos + - cos 2 2 r l 2 l 4 r l Ql E k k r p r 3 3 p = Ql moment dipolowy Moment dipolowy jako

Bardziej szczegółowo

30/01/2018. Wykład XI: Właściwości elektryczne. Treść wykładu: Wprowadzenie

30/01/2018. Wykład XI: Właściwości elektryczne. Treść wykładu: Wprowadzenie Wykład XI: Właściwości elektryczne JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Treść wykładu: 1. Wprowadzenie 2. a) wiadomości podstawowe b) przewodniki

Bardziej szczegółowo

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH ZAKŁAD WYSOKICH NAPIĘĆ I KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ PRACOWNIA MATERIAŁOZNAWSTWA

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki wykład 8

Podstawy fizyki wykład 8 Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Ładunek elektryczny Grecy ok. 600 r p.n.e. odkryli, że bursztyn potarty o wełnę przyciąga inne (drobne) przedmioty. słowo

Bardziej szczegółowo

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom

Bardziej szczegółowo

E dec. Obwód zastępczy. Napięcie rozkładowe

E dec. Obwód zastępczy. Napięcie rozkładowe Obwód zastępczy Obwód zastępczy schematyczny obwód elektryczny, ilustrujący zachowanie się badanego obiektu w polu elektrycznym. Elementy obwodu zastępczego (oporniki, kondensatory, indukcyjności,...)

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/

Bardziej szczegółowo

UKŁADY KONDENSATOROWE

UKŁADY KONDENSATOROWE UKŁADY KONDENSATOROWE 3.1. Wyprowadzić wzory na: a) pojemność kondensatora sferycznego z izolacją jednorodną (ε), b) pojemność kondensatora sferycznego z izolacją warstwową (ε 1, ε 2 ) c) pojemność odosobnionej

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2 Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2 Agnieszka Obłąkowska-Mucha AGH, WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha Strumień wektora

Bardziej szczegółowo

Przetwarzanie energii: kondensatory

Przetwarzanie energii: kondensatory Przetwarzanie energii: kondensatory Ładując kondensator wykonujemy pracę nad ładunkiem. Przetwarzanie energii: ogniwa paliwowe W ogniwach paliwowych następuje elektrochemiczne spalanie paliwa. Energia

Bardziej szczegółowo

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s

Bardziej szczegółowo

WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA

WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA Idealny przewodnik to materiał zawierająca nieskończony zapas zupełnie swobodnych ładunków. Z tej definicji wynikają podstawowe własności elektrostatyczne idealnych przewodników:

Bardziej szczegółowo

Czym jest prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,

Bardziej szczegółowo

Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany

Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany Wykład VI Diody Równanie Shockley a Potencjał wbudowany 2 I-V i potencjał wbudowany Temperatura 77K a) Ge E g =0.7eV b) Si E g =1.14eV c) GaAs E g =1.5eV d) GaAsP E g =1.9eV qv 0 (0. 5 0. 7)E g 3 I-V i

Bardziej szczegółowo

Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni

Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni KONDENSATORY Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Natężenie pola wewnątrz przewodnika E = 0 Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni Potencjał elektryczny wewnątrz

Bardziej szczegółowo

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium Kolokwium 2 Środa 14 czerwca Zasady takie jak na pierwszym kolokwium 1 w poprzednim odcinku 2 Ramka z prądem F 1 n Moment sił działających na ramkę b/2 b/2 b M 2( F1 ) 2 b 2 F sin(θ ) 2 M 1 F 1 iab F 1

Bardziej szczegółowo

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC J. Łażewski, M. Sternik, P.T. Jochym, P. Piekarz politypy węglika krzemu SiC >250 politypów, najbardziej stabilne: 3C, 2H, 4H i 6H

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka Teoria pasmowa Anna Pietnoczka Opis struktury pasmowej we współrzędnych r, E Zmiana stanu elektronów przy zbliżeniu się atomów: (a) schemat energetyczny dla atomów sodu znajdujących się w odległościach

Bardziej szczegółowo

Elektryczność i Magnetyzm

Elektryczność i Magnetyzm Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Piotr Kossacki Pokazy: Kacper Oreszczuk, Magda Grzeszczyk, Paweł Trautman Wykład szósty 14 marca 019 Z ostatniego wykładu Doświadczenie Millikana Potencjał i pole od dipola

Bardziej szczegółowo

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM http://zon8.physd.amu.edu.pl/~tanas Spis treści 6 Pola magnetyczne w materii 3 6.1 Magnetyzacja.....................

Bardziej szczegółowo

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej 1. Siła Coulomba. F q q = k r 1 = 1 4πεε 0 q q r 1. Pole elektrostatyczne. To przestrzeń, w której na ładunek

Bardziej szczegółowo

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej jedną z dwóch metod (teorii): metoda wiązań walencyjnych (VB)

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej jedną z dwóch metod (teorii): metoda wiązań walencyjnych (VB) CZĄSTECZKA Stanislao Cannizzaro (1826-1910) cząstki - elementy mikroświata, termin obejmujący zarówno cząstki elementarne, jak i atomy, jony proste i złożone, cząsteczki, rodniki, cząstki koloidowe; cząsteczka

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale

Bardziej szczegółowo

Ładunek elektryczny. Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych

Ładunek elektryczny. Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych Ładunek elektryczny Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych http://pl.wikipedia.org/wiki/%c5%81a dunek_elektryczny ładunki elektryczne o takich samych znakach się odpychają a o przeciwnych

Bardziej szczegółowo

Elektrostatyka dielektryki

Elektrostatyka dielektryki Rozdział 2 Elektrostatyka dielektryki 2.1 Stała dielektryczna. Ładunki polaryzacyjne W rozdziale tym będziemy rozważać wpływ izolujących ośrodków dielektryków na oddziaływanie ładunków elektrycznych i

Bardziej szczegółowo

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI. Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI. 1. Ładunki q 1 =3,2 10 17 i q 2 =1,6 10 18 znajdują się w próżni

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Część I: Optyka, wykład 6 wykład: Piotr Fita pokazy: Andrzej Wysmołek ćwiczenia: Anna Grochola, Barbara Piętka Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski 2014/15

Bardziej szczegółowo

Elektrodynamika Część 3 Pola elektryczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elektrodynamika Część 3 Pola elektryczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM Elektrodynamika Część 3 Pola elektryczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM http://zon8.physd.amu.edu.pl/\~tanas Spis treści 4 Pola elektryczne w materii 3 4.1 Polaryzacja elektryczna..................

Bardziej szczegółowo

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych W1. Właściwości elektryczne ciał stałych Względna zmiana oporu właściwego przy wzroście temperatury o 1 0 C Materiał Opór właściwy [m] miedź 1.68*10-8 0.0061 żelazo 9.61*10-8 0.0065 węgiel (grafit) 3-60*10-3

Bardziej szczegółowo

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

Przyrządy i układy półprzewodnikowe Przyrządy i układy półprzewodnikowe Prof. dr hab. Ewa Popko ewa.popko@pwr.edu.pl www.if.pwr.wroc.pl/~popko p.231a A-1 Zawartość wykładu Wy1, Wy2 Wy3 Wy4 Wy5 Wy6 Wy7 Wy8 Wy9 Wy10 Wy11 Wy12 Wy13 Wy14 Wy15

Bardziej szczegółowo

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna Półprzewodniki samoistne Struktura krystaliczna Si a5.43 A GaAs a5.63 A ajczęściej: struktura diamentu i blendy cynkowej (ZnS) 1 Wiązania chemiczne Wiązania kowalencyjne i kowalencyjno-jonowe 0K wszystkie

Bardziej szczegółowo

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa 1.Podział materiałów elektrotechnicznych 2. Potencjał elektryczny, różnica potencjałów 3. Związek pomiędzy potencjałem i natężeniem pola elektrycznego 4. Przewodzenie

Bardziej szczegółowo

Obwodem elektrycznym nazywamy zespół połączonych ze sobą elementów, umożliwiający zamknięty obieg prądu.

Obwodem elektrycznym nazywamy zespół połączonych ze sobą elementów, umożliwiający zamknięty obieg prądu. Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek www.marwie.net.pl Obwód elektryczny i jego schemat. Obwodem elektrycznym nazywamy zespół połączonych ze sobą elementów, umożliwiający zamknięty obieg prądu. Schemat

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC Agnieszka Obłąkowska-Mucha AGH, WFIiS, Katedra Oddziaływań i Detekcji Cząstek, D11, pok. 111 amucha@agh.edu.pl http://home.agh.edu.pl/~amucha Układ RC

Bardziej szczegółowo

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2 PODSTAWY CEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA Wykład Plan wykładu II,III Woda jako rozpuszczalnik Zjawisko dysocjacji Równowaga w roztworach elektrolitów i co z tego wynika Bufory ydroliza soli Roztwory (wodne)-

Bardziej szczegółowo

Elektryczne właściwości materii. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Elektryczne właściwości materii. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej. Elektryczne właściwości materii Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej. Podział materii ze względu na jej właściwości Przewodniki elektryczne: Przewodniki I

Bardziej szczegółowo

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków. 2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały

Bardziej szczegółowo

Laboratorium Inżynierii Materiałowej / Fizyki 2. Ćwiczenie nr 2. Materiały elektroizolacyjne i kondensatory

Laboratorium Inżynierii Materiałowej / Fizyki 2. Ćwiczenie nr 2. Materiały elektroizolacyjne i kondensatory Laboratorium Inżynierii Materiałowej / Fizyki Ćwiczenie nr Materiały elektroizolacyjne i kondensatory 1. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych zjawisk zachodzących w dielektrykach.

Bardziej szczegółowo

Rys.1 Rozkład mocy wnikającej do dielektryka przy padaniu fali płaskiej Natężenie pola wewnątrz dielektryka maleje wykładniczo. Określa to wzór: (1)

Rys.1 Rozkład mocy wnikającej do dielektryka przy padaniu fali płaskiej Natężenie pola wewnątrz dielektryka maleje wykładniczo. Określa to wzór: (1) Temat nr 22: Badanie kuchenki mikrofalowej 1.Wiadomości podstawowe Metoda elektrotermiczna mikrofalowa polega na wytworzeniu ciepła we wsadzie głównie na skutek przepływu prądu przesunięcia (polaryzacji)

Bardziej szczegółowo

Własności magnetyczne materii

Własności magnetyczne materii Własności magnetyczne materii Ośrodek materialny wypełniający solenoid (lub cewkę) wpływa na wartość indukcji magnetycznej, strumienia, a także współczynnika indukcji własnej solenoidu. Trzy rodzaje materiałów:

Bardziej szczegółowo

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA 3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA Złącze p-n jest to obszar półprzewodnika monokrystalicznego utworzony przez dwie graniczące ze sobą warstwy jedną typu p i drugą typu n. Na rysunku 3.1 przedstawiono uproszczony

Bardziej szczegółowo

ELEKTRONIKA ELM001551W

ELEKTRONIKA ELM001551W ELEKTRONIKA ELM001551W Podstawy elektrotechniki i elektroniki Definicje prądu elektrycznego i wielkości go opisujących: natężenia, gęstości, napięcia. Zakres: Oznaczenia wielkości fizycznych i ich jednostek,

Bardziej szczegółowo

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski FIZYKA 2 wykład 3 Janusz Andrzejewski Prąd elektryczny Prąd elektryczny to uporządkowany ruch swobodnych ładunków. Ruchowi chaotycznemu nie towarzyszy przepływ prądu. Strzałki szare - to nieuporządkowany(chaotyczny)

Bardziej szczegółowo

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB)

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB) CZĄSTECZKA Stanislao Cannizzaro (1826-1910) cząstki - elementy mikroświata, termin obejmujący zarówno cząstki elementarne, jak i atomy, jony proste i złożone, cząsteczki, rodniki, cząstki koloidowe; cząsteczka

Bardziej szczegółowo

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Przewodniki jonowe elektrolity stałe duża przewodność jonowa w stanie stałym; mały wkład elektronów

Bardziej szczegółowo

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja

Bardziej szczegółowo

Przetwarzanie energii: kondensatory

Przetwarzanie energii: kondensatory Przetwarzanie energii: kondensatory Ładując kondensator wykonujemy pracę nad ładunkiem. Przetwarzanie energii: ogniwa paliwowe W ogniwach paliwowych następuje elektrochemiczne spalanie paliwa. Energia

Bardziej szczegółowo

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2. Nadprzewodniki Pewna klasa materiałów wykazuje prawie zerową oporność (R=0) poniżej pewnej temperatury zwanej temperaturą krytyczną T c Większość przewodników wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze

Bardziej szczegółowo

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B

Bardziej szczegółowo

Technologia ogniw paliwowych w IEn

Technologia ogniw paliwowych w IEn Technologia ogniw paliwowych w IEn Mariusz Krauz 1 Wstęp Opracowanie technologii ES-SOFC 3 Opracowanie technologii AS-SOFC 4 Podsumowanie i wnioski 1 Wstęp Rodzaje ogniw paliwowych Temperatura pracy Temperatura

Bardziej szczegółowo

cz.3 dr inż. Zbigniew Szklarski

cz.3 dr inż. Zbigniew Szklarski Wykład : lektrostatyka cz.3 dr inż. Zbigniew zklarski szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.zklarski/ Przykłady Jaka musiałaby być powierzchnia okładki kondensatora płaskiego, aby, przy odległości

Bardziej szczegółowo

Wykład XII: Właściwości elektryczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Wykład XII: Właściwości elektryczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Wykład XII: Właściwości elektryczne JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Treść wykładu: 1. Wprowadzenie 2. Przewodnictwo elektryczne a) wiadomości

Bardziej szczegółowo

Stany skupienia materii

Stany skupienia materii Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze -słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu -tworzą powierzchnię

Bardziej szczegółowo

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW Ćwiczenie 65 POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW 65.1. Wiadomości ogólne Pole magnetyczne można opisać za pomocą wektora indukcji magnetycznej B lub natężenia pola magnetycznego H. W jednorodnym ośrodku

Bardziej szczegółowo

WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE. Oddziaływanie pola elektrycznego na materiał. Przewodnictwo elektryczne. Podstawy Nauki o Materiałach

WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE. Oddziaływanie pola elektrycznego na materiał. Przewodnictwo elektryczne. Podstawy Nauki o Materiałach Podstawy Nauki o Materiałach WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE Oddziaływanie pola elektrycznego na materiał Pole elektromagnetyczne MATERIAŁ Przepływ prądu Polaryzacja Odkształcenie Namagnesowanie... Przepływ prądu

Bardziej szczegółowo

ZSME E. Karol Kalinowski kl. 1e 2010 / 2011

ZSME E. Karol Kalinowski kl. 1e 2010 / 2011 ZSME E T K Karol Kalinowski kl. 1e 2010 / 2011 Slajd 1: Historia kondensatorów Odkrycie kondensatora przypisuje się Pieterowi van Musschenbroekowi w styczniu 1746 roku w Lejdzie (Holandia). Nastąpiło ono

Bardziej szczegółowo

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2 Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2 + Współrzędne elektronu i protonów Orbitale wiążący i antywiążący otrzymane jako kombinacje orbitali atomowych Orbital wiążący duża gęstość ładunku między jądrami

Bardziej szczegółowo

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski Plan referatu Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski 1. Podstawowe definicje ffl wektory: E, B, ffl nośniki ładunku: elektrony i dziury, ffl podział ciał stałych ze względu na własności elektryczne:

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy) Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy) Oddziaływanie elektronów ze stałą, krystaliczną próbką wstecznie rozproszone elektrony elektrony pierwotne

Bardziej szczegółowo

Kondensator. Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych

Kondensator. Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych Kondensatory Kondensator Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych dielektrykiem, na których zgromadzone są ładunki elektryczne jednakowej wartości ale o przeciwnych znakach. Budowa Najprostsze

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych

Teoria pasmowa ciał stałych Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury

Bardziej szczegółowo

Dielektryki i Magnetyki

Dielektryki i Magnetyki Dielektryki i Magnetyki Zbiór zdań rachunkowych dr inż. Tomasz Piasecki tomasz.piasecki@pwr.edu.pl Wydanie 2 - poprawione ponownie 1 marca 2018 Spis treści 1 Zadania 3 1 Elektrotechnika....................................

Bardziej szczegółowo

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Jony dodatnie - kationy: atomy pozbawione elektronów walencyjnych, np. Li +, Na +, Ag +, Ca 2+,

Bardziej szczegółowo

Fizyka Ciała Stałego

Fizyka Ciała Stałego Wykład III Struktura krystaliczna Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na: Krystaliczne, o uporządkowanym ułożeniu atomów lub molekuł tworzącym sieć krystaliczną. Amorficzne, brak uporządkowania,

Bardziej szczegółowo

Absorpcja związana z defektami kryształu

Absorpcja związana z defektami kryształu W rzeczywistych materiałach sieć krystaliczna nie jest idealna występują różnego rodzaju defekty. Podział najważniejszych defektów ze względu na właściwości optyczne: - inny atom w węźle sieci: C A atom

Bardziej szczegółowo

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved.

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved. Chemia nieorganiczna 1. Układ okresowy metale i niemetale 2. Oddziaływania inter- i intramolekularne 3. Ciała stałe rodzaje sieci krystalicznych 4. Przewodnictwo ciał stałych Pierwiastki 1 1 H 3 Li 11

Bardziej szczegółowo

D2. WYZNACZANIE WZGLĘDNYCH PRZENIKALNOŚCI ELEKTRYCZNYCH I STRAT

D2. WYZNACZANIE WZGLĘDNYCH PRZENIKALNOŚCI ELEKTRYCZNYCH I STRAT D. WYZNACZANIE WZGLĘDNYCH PRZENIKALNOŚCI ELEKTRYCZNYCH I STRAT Jadwiga Szydłowska i Marek Pękała Dielektrykami nazywa się substancje, w których elektrony są zlokalizowane na cząsteczkach. W idealnych dielektrykach

Bardziej szczegółowo