cz.2 dr inż. Zbigniew Szklarski

Podobne dokumenty
dr inż. Zbigniew Szklarski

dr inż. Zbigniew Szklarski

4. Prąd stały Prąd i prawo Ohma. C s. i = i = t. i S. j = V u prędkość unoszenia ładunków. r r

Tensorowe. Wielkości fizyczne. Wielkości i Jednostki UŜywane w Elektryce Wielkość Fizyczna to właściwość fizyczna zjawisk lub obiektów,

Prąd elektryczny U R I =

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Podstawy elektrotechniki

exp jest proporcjonalne do czynnika Boltzmanna exp(-e kbt (szerokość przerwy energetycznej między pasmami) g /k B

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

Elementy i Obwody Elektryczne

III. Przetwornice napięcia stałego

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

czułość normalną, odniesioną do srumienia świelnego lub oświelenia wywarzanego przez wzorcowe źródło świała, wydajność kwanową lub zw. charakerysykę c

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

Kwantowa natura promieniowania elektromagnetycznego

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych

Wymagania przedmiotowe z fizyki - klasa II (obowiązujące w roku szkolnym 2013/2014)

Rozszczepienie poziomów atomowych

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Ćwiczenie 6 WŁASNOŚCI DYNAMICZNE DIOD

termodynamika fenomenologiczna p, VT V, teoria kinetyczno-molekularna <v 2 > termodynamika statystyczna n(v) to jest długi czas, zachodzi

E5. KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

1. Struktura pasmowa from bonds to bands

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Wykład Turbina parowa kondensacyjna

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

( 3 ) Kondensator o pojemności C naładowany do różnicy potencjałów U posiada ładunek: q = C U. ( 4 ) Eliminując U z równania (3) i (4) otrzymamy: =

1

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

ĆWICZENIE NR 43 U R I (1)

Przedmiotowy system nauczania z fizyki dla klasy II gimnazjum

Podstawy elektrotechniki

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Plan wynikowy z fizyki dla klasy II gimnazjum. 1. Siły w przyrodzie

(Plan wynikowy) - zakładane osiągnięcia ucznia Fizyka klasa II

Weryfikacja hipotez dla wielu populacji

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

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

GaSb, GaAs, GaP. Joanna Mieczkowska Semestr VII

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

PARAMETRY ELEKTRYCZNE CYFROWYCH ELEMENTÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Przerwa energetyczna w germanie

IX Lubelskie Targi Energetyczne ENERGETICS 2016 Lublin, dnia 16 listopada 2016 roku

Teoria pasmowa ciał stałych

Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechnika Łódzka

Prąd sinusoidalny. najogólniejszy prąd sinusoidalny ma postać. gdzie: wartości i(t) zmieniają się w czasie sinusoidalnie

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 5 WERYFIKACJA HIPOTEZ NIEPARAMETRYCZNYCH

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Prawo Ohma. qnv. E ρ U I R U>0V. v u E +

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury.

WYMAGANIA EDUKACYJNE

- opór właściwy miedzi (patrz tabela 9.1), l długość nawiniętego na cewkę drutu miedzianego,

Metody analizy obwodów

Zasada pędu i popędu, krętu i pokrętu, energii i pracy oraz d Alemberta bryły w ruchu postępowym, obrotowym i płaskim

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Proste struktury krystaliczne

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

2. Elektrony i dziury w półprzewodnikach

Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO.

Podstawy termodynamiki

Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

P R A C O W N I A

Temat: Wyznaczanie charakterystyk baterii słonecznej.

WYZNACZENIE DYSYPACJI KINETYCZNEJ ENERGII TURBULENCJI PRZY UŻYCIU PRAWA -5/3. E c = E k + E p + E w

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI - CD. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na powstawaniu prądu elektrycznego w

Rozkład i Wymagania KLASA III

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. - Prąd powstający w wyniku indukcji elektro-magnetycznej.

Wymagania na poszczególne oceny przy realizacji programu i podręcznika Świat fizyki Klasa III

2. Elektrony i dziury w półprzewodnikach

Współczynniki aktywności w roztworach elektrolitów. W.a. w roztworach elektrolitów (2) W.a. w roztworach elektrolitów (3) 1 r. Przypomnienie!

Kier. MTR Programowanie w MATLABie Laboratorium

W5. Rozkład Boltzmanna

Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych. Materiał ilustracyjny do przedmiotu. (Cz. 2)

PROBLEM ODWROTNY DLA RÓWNANIA PARABOLICZNEGO W PRZESTRZENI NIESKOŃCZENIE WYMIAROWEJ THE INVERSE PARABOLIC PROBLEM IN THE INFINITE DIMENSIONAL SPACE

Analiza obwodów elektrycznych

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników

ELEKTRONIKA. SS-I, AiR, III sem. Wykład 30h, Laboratorium 30h (H22/B3) SS-I, AiR, IV sem. Wykład 30h, Laboratorium 30h (

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

MPEC wydaje warunki techniczne KONIEC

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Prąd elektryczny 1/37

Praca domowa nr 1. Metodologia Fizyki. Grupa 1. Szacowanie wartości wielkości fizycznych Zad Stoisz na brzegu oceanu, pogoda jest idealna,

Szczegółowe wymagania edukacyjne z fizyki dla klas drugich i trzecich gimnazjum

Wykład lutego 2016 Krzysztof Korona. Wstęp 1. Prąd stały 1.1 Podstawowe pojęcia 1.2 Prawa Ohma Kirchhoffa 1.3 Przykłady prostych obwodów

Wykład 8. Silnik Stirlinga (R. Stirling, 1816)

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 3. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniach sinusoidalnych w stanie ustalonym

Transkrypt:

Wykład 1: Prąd sały cz. dr nż. Zbgnew Szklarsk szkla@agh.edu.pl hp://layer.uc.agh.edu.pl/z.szklarsk/

Pasma energeyczne pasma energeyczne - 198 Felx Bloch zblżane sę aomów do sebe powoduje rozszczepene pojedynczych pozomów energeycznych elekronów Srukura pasmowa sodu Srukura pasmowa damenu 03.05.017 Wydzał Informayk, Elekronk

Prędkość ruchu elekronu jes rzędu 10 5 m/s, a rozmary aomu wynoszą 10 10 m, o elekron walencyjny znajduje sę w danym węźle w czase Δ = 10 15 s, co powoduje, że szerokość pozomu energeycznego elekronu walencyjnego ΔE jes w przyblżenu równa ΔE= h/ Δ 1 ev W budowe pasm udzał borą ylko elekrony zewnęrzne, naomas chmury elekronowe wewnęrznych powłok elekronowych aomów już sę ne przykrywają sany elekronów wewnęrznych aomów kryszału pozosają w zasadze ake same jak w aomach zolowanych. Elekrony walencyjne należą do wszyskch aomów równocześne 03.05.017 Wydzał Informayk, Elekronk 3

Przy szerokośc pasma rzędu 1 ev odległośc mędzy pozomam wynoszą około 10 ev, co wskazuje, że ne ma możlwośc dośwadczalnego ch rozróżnena. O akej grupe pozomów mówmy jako o paśme dozwolonym uważając, że elekrony w ym paśme mają cągły rozkład energ. Pasma e są rozdzelone pasmam wzbrononym.? Półprzewodnk E g [ev] Półprzewodnk E g [ev] arsenek ndu InAs 0,36 sarczek kadmu CdS,4 german Ge 0,67 selenek cynku ZnSe,7 krzem S 1,11 węglk krzemu SC,86 arsenek galu GaAs 1,43 sarczek cynku ZnS 3,6 selenek kadmu CdSe 1,73 damen C 5,5 fosforek galu GaP,6

Przewodncwo elekryczne w półprzewodnkach Półprzewodnk samosne (np. Ge, S IV grupa, wązana kowalencyjne) W emperaurze 0 K przewodncwo jes zerowe wszyske sany w paśme przewodncwa są puse. Dla germanu E g = 0,67 ev dla krzemu E g = 1,14 ev Przy wzrośce emperaury elekrony są ermczne wzbudzane 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 5

Półprzewodnk domeszkowe domeszka donorowa Domeszka As daje dodakowy, swobodny elekron do pasma przewodncwa. Energa jonzacj donoru E d = 0,049 ev Dzury powsałe na pozome donorowym są zlokalzowane przy aomach domeszek ne borą udzału w przewodncwe. 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 6

domeszka akceporowa Bor jes domeszką akceporową w krzeme, gdyż może zabrać elekron z pasma walencyjnego pozosawając dodaną dzurę. Aby zjonzować akcepor, musmy dosarczyć energ elekronow z pasma walencyjnego, kóry przejdze wówczas do akcepora. W ym przypadku, energa jonzacj E a = 0,045 ev. Dzury w paśme walencyjnym są nośnkam prądu elekrycznego. 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 7

Przykładowe warośc energ jonzacj [ev]: Energa 0,01 ev 116 K. Domeszka w Ge S Donorowa: As 0,17 0,049 Sb 0,0096 0,039 Akceporowa: Ga 0,0108 0,065 In 0,011 0,16 Przewodncwo 1 ne mv uchlwość V u E skoro j = nev u o = ne (T) = n(t)e(t) 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 8

E g n( T) n e kt 0 e ( n h h ne e ) gdze n h n e są o odpowedno koncenracje dzur (h) elekronów (n) [1/m 3 ]. n T T 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 9

Sła elekromooryczna (SEM) opór wewnęrzny + - praca mech. slnk el. a b E, B energa ceplna pec DC energa chemczna Źródło Źródło SEM wykonuje pracę nad nośnkam ładunku przemeszczając je z obszaru o małej energ poencjalnej (begun - źródła) do obszaru o wyższej energ (begun + źródła). W obwodze zewnęrznym pole elekryczne powoduje przepływ nośnków od beguna + do -. praca źródła: dw d dw d d praca baer = energ ermcznej w d 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 10

Elekron zderzając sę, rac nadwyżkę energ jaką uzyskał od pola E. Energa kneyczna elekronu jes sała, węc sracona energa zamena sę w cepło. d d SEM jes energą przekazaną przez baerę, przypadającą na jednoskę poruszającego sę ładunku. ozparując rzeczywsą baerę, o oporze wewnęrznym r: Napęce na zacskach źródła U ab = - r Moc źródła: P dw d U ab b r a 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 11

b a b a r + - V a ε r V b V a a r opór wewnęrzny źródła V b +ε - r - =V b opór obcążena dla źródła doskonałego mamy ( r ) r 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 1

Wyznaczane oporu wewnęrznego ognwa (źródła SEM). A U ε v 0 V ε/r = zwarca Założena: V >> wówczas V 0 oraz A 0 Czyl U = = r + U U = - r sąd r 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 13

Moc użyeczna źródła Moc obcążena P cał = P + P r P = węc ( r skoro P ) r P P r = r P r ( r ) r Moc całkowa P cał r r r P r P c P r r 3r 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 14

Dla jakej warośc oporu zewnęrznego, moc użyeczna osąga warość maksymalną? P ( r ) dp d ( r ) r 4 ( r ) r 0 r P Sprawność ognwa P P cał 4 0,5 P r P c 3 P 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 15

Prawa Krchhoffa (184-1887) Perwsze prawo n ou = 1 + + 3 1 1 Druge prawo 1 1 = 0 3 3 1 1 = 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 16

Zadane 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 17

Opór zasępczy połączene równoległe połączene szeregowe 1 1 1 3 3 3 Z I prawa Krchhoffa: Z II prawa Krchhoffa: z 1 z = 1 + + 3 1 1 3 1 1 1 3 z = ( 1 + + 3 ) z = 1 + + 3 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 18

Obwód C a b C Przełącznk znajduje sę w pozycj a) - ładowane kondensaora C. Zmana energ źródła dającego ładunek d dw zr d d d d C energa ceplna energa zgromadzona na kondensaorze Elemenarne cepło wydzelane na Zmana energ kondensaora dw d dw C d C 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 19

d d d C d d C d : d d d C d d d d C C lub bezpośredno z II prawa Krchhoffa: C 0 d d 1 0 d C d C 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 0

d d 1 C ( ) C 1 0 =C 0 e C rozwązanem ego równana jes funkcja: d d C 1 e C 0 =/ C e C Przełącznk w pozycj b) - rozładowane kondensaora C a b C 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 1

II prawo Krchhoffa: 0 czyl C 0 d d C ozwązanem równana różnczkowego: jes funkcja: d d 1 C C C d C ( ) 0e C e C C e e 0 =C d C 0 0 =/ 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk

Cyklczny proces ładowana rozładowana kondensaora: 0 =C 0 0 =+/ 0,5 0 = Sała czasowa 0 =-/ = C = ( ) C(1 e 1 ) 0,63 C 4.04.017 Wydzał Informayk, Elekronk 3