Фізика твердого тіла
Вивчення структури енергетичного спектра носіїв у кристалі. Фізичні процеси, що відбуваються в тунельних електроно-діркових переходах. Розрахунок часу життя нерівноважних носіїв заряду в напівпрвідникових приладах. Дослідження термоелектронних явищ.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | методичка |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 18.04.2014 |
| Размер файла | 749,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
- формулювання мети роботи;
- електричну схему лабораторного макета;
- результати розрахунків згідно з п. 1), 2), 3) розділу 5.4 (залежність I/IS=f(U) представити у вигляді графіка);
- результати дослідження ВАХ у вигляді таблиць і графіків. На кожному графіку представити сімейство ВАХ лише одного діода при різних температурах;
- індивідуальні висновки по роботі, що містять якісну та кількісну оцінку результатів роботи, порівняння розрахункових й експериментальних даних.
5.6 Контрольні запитання та завдання
1. Поясніть, що таке власний, електронний і дірковий напівпровідники і яким чином створюються різні типи провідності.
2. Поясніть температурну залежність концентрації носіїв заряду в напівпровідниках. Поясніть температурну залежність концентрації носіїв заряду в напівпровідниках.
3. Що таке р-n-перехід? Які відомі методи отримання (створення) його? Дайте визначення металургійного та фізичного переходів.
4. Нарисуйте енергетичні діаграми домішкового напівпровідника р-, n-типу, р-n-переходу в рівноважному стані. Запишіть вирази для висоти потенціального бар`єра та ширини р-n-переходу в рівноважному стані.
5. Яке включення переходу називають прямим, яке зворотним? Нарисуйте зонні діаграми при прямому та зворотному включеннях. Запишіть вирази для висоти патенціального бар`єра та ширини р-n-переходу в нерівноважному стані.
6. Від яких параметрів залежить величина контактної різниці потенціалів?
7. Як працює вимірювальна схема установки для зняття ВАХ? Поясніть вольтамперну характеристику р-n-переходу?
8. Поясніть залежність випрямляючих властивостей р-n-переходу від температури. Чому з підвищенням температури випрямні властивості р-n-переходу погіршуються?
9. Як залежить прямий та зворотний струм діодів від ступеня легування областей р-n-переходу?
10. Чому максимально припустимі температури у кремнієвих діодів вище, ніж у германієвих?
11. Поясніть фізичну природу бар`єрної та дифузійної ємкостей р-n-переходу.
12. Назвіть чотири основних типи пробою р-n-переходу та поясніть їх природу.
6. ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ЯВИЩ
6.1 Мета роботи
Вивчити сутність і природу ефекту Зеєбека, Пельтьє та Томсона. Ознайомитися з практичним значенням ефектів Зеєбека та Пельтьє. Експериментально дослідити ефект Зеєбека в металах.
6.2 Вказівки з організації самостійної роботи
При підготовці до роботи необхідно вивчити три ефекти: Зеєбека, Томсона, Пельтьє [конспект лекцій; 3]. Перші два пов`язані з наявністю градієнта температури в зразку, третій - виділенням (чи поглинанням) тепла на контакті двох матеріалів при протіканні струму. Спочатку всі ці ефекти були відкриті на металах. Але оскільки концентрація носіїв та енергії Фермі в металах практично не залежать від температури, то і виявлення цих ефектів у металах досить незначне. У невироджених напівпровідниках положення інше.
Рисунок 6.1 - Виникнення ефекту термоедс
Ефект Зеєбека полягає в тому, що у замкнутому колі з двох послідовно з`єднаних різнорідних напівпровідників або провідників виникає струм, якщо контакти цих провідників А та В підтримуються при різних температурах Т1 і Т2 (рис. 6.1). Якщо коло розірвати в якомусь місці (окрім контактів), то на кінцях розімкнутого кола з`явиться різниця потенціалів UT, що носить назву термо-ЕРС. Експериментальні дослідження показують, що в неширокому інтервалі температур вона пропорційна різниці температур контактів А та В
. (6.1)
Коефіцієнт пропорційності називають диференціальною чи питомою термо-ЕРС. У загальному випадку він залежить від природи провідників, що стикаються, та від температури контактів.
Для пар залізо-мідь, залізо-константан, що широко використовуються в техніці при вимірюванні температур, б має порядок 50 мкА/град. Для високотемпературної пари платино-родієвого сплава коефіцієнт б приблизно в 10 разів менший. Варто розібратися в двох основних причинах виникнення термо-ЕРС: залежність контактної різниці потенціалів від температури (контактна складова UК) та утворення спрямованого потоку носіїв у провіднику при наявності градієнта температури (об`ємна складова Uоб).
Рисунок 6.2 - Виникнення контактної різниці потенціалів між двома металами
Вивчення контактної складової термо-ЕРС варто починати з розгляду енергетичної діаграми контактуючих провідників при Т=Т1 (рис. 6.2а), на них треба показати положення рівнів Фермі EF1 та EF2 і величину термодинамічної роботи виходу ч1 та ч2. Контактна складова термо-ЕРС може виникнути лише в тому випадку, якщо термодинамічні роботи виходу провідників різні як на рис. 6.2а.
Аналізуючи діаграми, бачимо, що в зоні провідності провідника 2 всі стани зайняті, аж до рівня Фермі EF2, причому проти цих станів розташовуються зайняті рівні зони провідності провідника 1. Тому при Т0К електрони з провідника 2 не можуть переходити в провідник 1. При Т>0К електрони провідника 2 термічно збуджені на рівні, розташованому вище EF1, можуть переходити в провідник 1, але кількість таких електронів при звичайних температурах незначна, внаслідок чого їх потік буде слабким.
У провіднику 1 зона провідності також укомплектована аж до рівня Фермі EF1, але внаслідок меншої роботи виходу проти зайнятих станів цього провідника, що розташовуються вище EF1, розміщуються вільні рівні зони провідності провідника 2. Тому при наявності контакта (навіть при Т0К) електрони з зайнятих рівнів провідника 1 будуть переходити на вільні рівні провідника 2, причому n12>>n21 Провідник 1, втрачаючи електрони, заряджається позитивно, провідник 2, набуваючи надлишкових електронів, заряджається негативно. В результаті цього в провіднику 1 всі рівні опускаються донизу, а в провіднику 2 всі рівні піднімаються угору. Як тільки рівні Фермі опиняються на одній висоті, причина, що викликає переважне перетікання електронів із провідника 1 в провідник 2, зникає. Між провідниками встановлюється рівновага, якій відповідає зовнішня контактна різниця потенціалів (див. рис. 6.2б і 6.3б)
, (6.2)
Вона визначається різницею робіт виходу контактуючих провідників.
При однаковій температурі контактів А та В різниці потенціалів на них однакові за величиною та направлені назустріч одна одній. Результуюча різниця потенціалів U дорівнює нулю.
Нагріємо контакт А до температури Т = T2>T1. Із статистичної фізики відомо, що в нормальних металах рівень Фермі залежить від температури
, (6.3)
де - рівень Фермі при Т=0К, n - концентрація електронного газу в металах.
Оскільки n12> n21, то зниження рівня Фермі у провіднику 1 складає . Зміна положення рівня Фермі призводить до зміни термодинамічної роботи виходу
, .
Рівновага в контакті порушується (рис.6.3б). Нова рівновага досягається за рахунок протікання електронів з першого провідника в другий до встановлення рівнів Фермі на одній висоті (рис. 6.3в). Різниця потенціалів на нагрітому контакті тепер становить
.
Вона більша, ніж у контакті В, на величину
.
Рисунок 6.3 - Виникнення термоерс
При підготовці до лабораторної роботи аналогічний розгляд необхідно провести для контактів метал-напівпровідник і напівпровідник-напівпровідник. В контакті метал-напівпровідник температурною залежністю EF(T) в металі можна нехтувати і термо-ЕРС визначиться температурною залежністю EF(T) в напівпровіднику. При вивчення об`ємної складової термо-ЕРС необхідно зрозуміти, яким чином концетрація носіїв заряду в провіднику залежить від температури. У металів ця залежність дуже слабка й обумовлена невеликою зміною об`єму провідника зі зміною температури, у напівпровідників зі збільшенням температури концентрація носіїв може зрости дуже сильно. Тому на гарячому кінці напівпровідника концентрація носіїв може виявитися вищою, ніж холодному, і від гарячого кінця до холодного виникає дифузія носіїв, що призводить до виникнення в n-провіднику позитивного і негативного об'ємних зарядів на гарячому і холодному кінцях відповідно. Ці заряди створюють електричне поле, що заважає подальшій дифузії. Пов`язана з полем різниця потенціалів між кінцями напівпровідника і є об`ємна складова термо-ЕРС. Ще однією причиною виникнення об'ємної складової термо-ЕРС є зростання середньої енергії носіїв з підвищенням температури, і відповідно зміна їх довжини вільного пробігу л. Збільшення л призводить до збільшення коефіцієнта дифузії, тому від гарячого кінця до холодного встановлюється додатковий термодифузійний потік.
6.3 Опис лабораторної установки
Рисунок 6.4 - Схема вимірювальної установки
Схема градуювання термопари наведена на рис. 6.4. Спай В холодний, спай А підігрівається. Якщо спаї В і А мають температуру Т1 і Т2, магазин опорів виключений з кола, то струм, що йде через гальванометр G,
,
де R0- опір гальванометра , термопари та з'єднуючих проводів; -ціна поділу гальванометра А; n1-кількість поділок, на яку відхиляється стрілка гальванометра.
Якщо, не змінюючи температури спаїв, увімкнути в коло якийсь опір R з магазина, то
,
де n2 - кількість поділок, на які відхиляється стрілка гальванометра з увімкненим опором R1. Виключаючи з отриманих рівнянь R0, знайдемо
. (6.4)
Порівнюючи (6.1) і (6.4), отримаємо
. (6.5)
Температуру спаю регулюємо за допомогою ЛАТРу, вмонтованого в лабораторний макет. Вимірювання проводимо для двох термопар.
6.4 Порядок виконання роботи та методичні вказівки з її виконання
1. Виміряти та записати кімнатну температуру Т.
2. Повзунок ЛАТРу вивести в крайнє ліве положення (встановити на 0 В).
3. Поставити перемикач гальванометра в положення “Наружный шунт 0,5 мкА”.
4. Поставити перемикач зворотного шунта в положення “0,5 мкА”.
5. Визначити та записати вартість поділки гальванометра, враховуючи, що при відхиленні “зайчика ” на 50 поділок (тобто на всю шкалу) гальванометр показує 0,5 мкА.
6. Увімкнути ЛАТР у мережу. Нагріти термопари до Т = 150 160 . Вимкнути ЛАТР. При охолоджуванні записати показники гальванометра через кожні 100С.
7. Розрахувати за формулами (6.4-6.5) термоедс, питому термоедс; занести отримані результати до таблиці й побудувати графіки UT=U(T), б = б(T). Розрахувати бср=Уб/N.
8. Розрахувати питому термоедс для термопари залізо - константан і порівняти з експериментом при таких початкових умовах: розсіювання носіїв відбувається на теплових коливаннях решітки (T>0), концентрація електронів у константаті , а в залізі - .
6.5 Зміст звіту
Звіт повинен містити:
мету роботи;
- розрахунок питомої термоедс залізо - константової термопари відповідно до п. 8 розділу 6.4;
схему вимірювальної установки;
результати вимірювань при кімнатній температурі;
результати розрахунку вартості поділки гальванометра;
- таблицю 6.1 з результатами вимірювань величин і результатами розрахунку величин .
Таблиця 6.1 - Дані вимірювань і розрахунків
|
Т, єС |
Перша термопара |
Друга термопара |
Перша термопара |
Друга термопара |
|||||
|
N |
n |
N |
б, |
U,B |
б, |
, В |
|||
|
150 |
|||||||||
|
140 |
|||||||||
|
130 |
|||||||||
|
120 |
|||||||||
|
110 |
|||||||||
|
100 |
|||||||||
|
90 |
|||||||||
|
80 |
|||||||||
|
70 |
|||||||||
|
60 |
|||||||||
|
50 |
6.6 Контрольні запитання та завдання
1. Поясніть фізичну сутність ефекту Зеєбека, Пельтьє та Томсона.
2. Назвіть і поясніть основні причини виникнення термо-ЕРС.
3. Якими факторами визначається термо-ЕРС у вироджених і невироджених напівпровідниках?
4. Які параметри матеріалів є визначальними для використання їх в термоелектричних приладах і який між ними взаємозв'язок?
5. Поясніть механізми розсіювання та їх вплив на рухомість носіїв заряду.
6. Як змінюється довжина вільного пробігу носіїв заряду зі зростанням температури?
7. Поясніть температурну залежність питомої термо-ЕРС.
8. Чому напівпровідникові елементи мають значно більшу термо-ЕРС.
9. Розкажіть про метод вимірювання питомої термо-ЕРС у даній роботі.
10. На основі отриманих експериментальних даних зробіть висновок про те, з яких матеріалів складається термопара, що досліджується.
11. Назвіть можливі галузі застосування ефектів Зеєбека та Пельтье.
7. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТУ ПОЛЯ ТА ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ
7.1 Мета роботи
Ознайомитися з поверхневими електронними явищами в напівпровідниках, використанням ефекту поля в польових транзисторах, зі структурою та принципом дії польових транзисторів. Експериментально дослідити статичні характеристики, визначити основні параметри польових транзисторів, вивчити властивості польових транзисторів.
7.2 Вказівки з організації самостійної роботи
При позааудиторній підготовці до виконання лабораторної роботи вивчити сутність електронних явищ у приповерхневих шарах напівпровідників: поверхневі стани Тамма та Шоклі та їх характер, утворення приповерхневого просторового заряду та його вплив на приповерхневу провідність напівпровідника; ефект поля та можливе його застосування [1, 3, 7]. Особливу увагу варто приділити питанням прикладного характеру: впливові приповерхневих зарядів або ж зовнішнього електричного поля (нормального до поверхні) на концентрацію носіїв заряду (режим збагачення, збіднення чи інверсії); обліку впливу приповерхових зарядів при розробці польових транзисторів.
Найбільш широко відомі польові транзистори з керуючим р-n-переходом і польові транзистори з ізольованим затвором (часто їх називають МНД-транзисторами) .
Польовий транзистор (ПТ)- це напівпровідниковий прилад, посилюючі властивості якого зумовлені потоком основних носіїв (а не носіїв двох типів, як у біполярних транзисторів, що не накладає обмежень саме з цієї причини на частотні властивості ПТ), що протікає через провідний канал і керується електричним полем (що забезпечує високоомний вхід приладу).
Польовий транзистор з керуючим р-n-переходом [7] має два омічних переходи до області напівпровідника, по якій проходить керований потік основних носіїв заряду (що називають провідним каналом ), і один (рис.7а) або два (рис.7.1б,в) керуючі p-n-переходи, які зміщені у зворотному напрямку. Зі зміною зворотної напруги на керуючому p-n-переході змінюється товщина каналу (штрихові лінії на рис.7.1в), і відповідно, його провідність. Електрод до омічного переходу ПТ, через який у провідний канал входять носії заряду, називають витоком. Електрод до омічного переходу, через який з каналу виходять носії заряду, називають стоком. Електрод до омічного контакту, на який подають керуючий сигнал, називають затвором. На рис.7.1в наведена схема увімкнення ПТ із спільним витоком.
Провідний канал може мати провідність як n-типу, так і р-типу. Відповідно розрізняють ПТ з керуючим p-n-переходом і n-каналом та ПТ з керуючим p-n-переходом і р-каналом. Всі полярності напруг зміщення, що подаються на електроди ПТ з n- і р-каналом, протилежні.
До важливих сімейств статичних характеристик ПТ відносяться вихідні статичні характеристики (рис.7.2а) та статичні характеристики передавання (рис.7.2б) .При увімкненні ПТ за схемою зі спільним витоком (рис.7.2) живильними напругами приладу буде напруга між витоком і стоком Uсв, напруга між затвором і витоком Uзв і керуюча напруга (сигнал, що посилюється) Uвх. При дослідженні статичних характеристик Uвх=0.
Напруга Uзв ПТ з p-n-переходом, при якій струм стоку досягає заданого малого значення Іс min , називають напругою відсічення Uзв відс (рис.7.2). Uзв відс - один із основних параметрів ПТ з p-n-переходом.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 7.1 - Схема увімкнення ПТ із спільним витоком
Размещено на http://www.allbest.ru/
За статичною характеристикою передавання можна визначити ще один основний параметр ПТ, який характеризує його найважливіші властивості, - крутизну характеристики S. Вона являє собою відношення зміни струму стоку до зміни напруги на затворі (при короткому замиканні по перемінному струму на виході ПТ зі спільним витоком) при Uсв=соnst
. (7.1)
Крутизна характеристики ПТ складає зазвичай декілька міліампер на вольт.
Як зрозуміло зі сказаного вище, ПТ з керуючим p-n-переходом є нормально відкритим (струм стоку максимальний при відсутності напруги зміщення на затворі Uзв=0), і їхня робота базується на залежності обідніння носіїв заряду провідного каналу від керуючої напруги.
Зараз широке застосування знаходять ПТ, аналогічні за конструкцією до описаних вище, але які використовують для ізоляції затвору замість p-n-переходу контакт метал-напівпровідник з бар`єром Шотткі, що дозволяє суттєво покращити властивості приладів.
МДН-транзистор (метал-діелектрик-напівпровідник) - це ПТ, що має один чи кілька затворів, електрично ізольованих від провідного каналу. МДН-транзистори підрозділяються на дві групи: МДН-транзистори з індукованим каналом (на рис.7.3а зображений МДН-транзистор з індукованим р-каналом) та МДН-транзистори із вмонтованим каналом (на рис. 7.3б зображений МДН-транзистор із вмонтованим р-каналом).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для МДН-транзисторів з індукованим каналом беруть кристал напівпровідника (зазвичай кремнію) з відносно високим питомим опором (що називають підкладкою) й утворюють в ньому дві дуже леговані області з протилежним по відношенню до підкладки типом провідності (рис.7.3). На поверхні цих областей створюють металічні плівки та приварюють до них електроди. Один з цих електродів називають витоком, інший - стоком (критерії назв тіж, що і для ПТ із р-n-переходом). Поверхню кристалу між витоком і стоком покривають тонким (0.1мкм) шаром діелектрика. На шар діелектрика наносять металічний електрод - затвор. Таким чином в області затвору утворюється МДН-структура (звідки і назва транзистора). Якщо як діелектрик використовується окисел (оксид) напівпровідника, таку структуру іноді називають МОН-структурою, підкреслюючи тип діелектрика. Наприклад, при кремнієвій підкладці ПТ під затвором зазвичай використовується шар діоксида кремнію SіО2, вирощеного на поверхні кристала високотемпературним окисленням.
При підключенні до затвору по відношенню до витоку (для включення ПТ за схемою зі спільним витоком) напруги Uзв, що викликає інверсію провідності в приповерхневій області кристала (під затвором), між сильнолегованими областями (витоком і стоком) з`являється приповерхневий (інверсний) шар з тим же типом провідності, що і в сильнолегованих областях. Цей індукований (наведений) полем шар і являє собою індукований канал (на рис.7.3а провідний канал займає область під затвором між штриховою лінією та діелектриком). МДН-транзистор з індукованим каналом нормально закритий (струм стоку мінімальний при Uзв=0), і його робота основана на залежності провідності інверсного шару індукованого каналу (товщини шару та концентрації носіїв у ньому) від керованої напруги.
В МДН-транзисторах із вбудованим каналом (рис.7.3б), на відміну від МДН-транзисторів з індукованим каналом, у приповерхневій області кристала напівпровідника під затвором між потоком і стоком створюють дуже тонкий шар (вмонтований канал) з провідністю того ж типу, що і провідність області витоку та стоку. Тому при відсутності напруги на затворі (Uзв=0) вбудований канал забезпечує деяку величину струму стоку. При увімкненні транзистора за схемою зі спільним витоком напруга на затворі (відносно до витоку) з полярністю, що співпадає за знаком зі знаком заряду носіїв у влаштованому каналі, викликає збідніння концентрації носіїв у каналі, а відповідно і зменшення струму стоку. Напруга на затворі зворотної полярності викликає збагачення каналу носіями заряду, а відповідно призводить до збільшення струму стоку. Звідси виходить, що МДН-транзистори з вмонтованим каналом є нормально напіввідкритими та їхня робота основана на залежності збіднення та збагачення каналу носіями заряду від керуючої напруги.
Зображені на рис. 7.3а, б структури МДН-транзисторів мають підкладку з електропровідністю n-типу, сильнолеговані області витоку та стоку - провідність р-типу. Живлячі напруги Uсв та Uзв мають підключатися з полярністю, вказаною на рисунку. Аналогічні структури МДН-транзисторів можуть бути виконані на підкладці з електропровідністю р-типу з сильнолегованими областями витоку та стоку з провідністю n-типу. Вони матимуть канал (індукований або вбудований) р-типу. Всі полярності напруг зміщення, що подаються на електроди МДН-транзисторів на основі підкладок з провідністю n- і р-типу, протилежні.
Важливішими сімействами статичних характеристик МДН-транзисторів (як і ПТ з р-n-переходом) є вихідні статичні характеристики (рис 7.4а і 7.5а) і статичні характеристики передавання (див.рис.7.4б і 7.5б).
За вихідними статичними характеристиками МДН-транзисторів з індукованим каналом можуть бути визначені такі важливі параметри приладів , як напруга насичення Uзв нас і напруга пробою Uзв проб при Uзв=соnst. Може бути два види пробою МДН-транзистора: пробій р-n-переходу під стоком і пробій діелектрика під затвором.
Пробій діелектрика під затвором зазвичай має тепловий характер і призводить до незворотних процесів в цьому діелектрику. Він може наступити при напрузі на затворі всього в декілька вольт, оскільки товщина шару діоксида кремнію становить 0,1мкм.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 7.4 - Сімейства статичних характеристик МДН-транзисторів з індукованим каналом
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 7.5 - Сімейства статичних характеристик МДН-транзисторів з вбудованим каналом
А статичними характеристиками передавання МДП-транзистора з індукованим каналом визначають такі основні параметри приладу, як порогова напруга Uзв пор, що відповідає певному малому значенню струму стоку Іс min, при Uсв=const > Uсв max, а також крутизну характеристики транзистора S (описаним вище способом ).
Зміна температури впливає на характеристики передавання (див.рис. 7.4а). За сімейством характеристик передавання для різних температур при Uсв= const можна визначити режим роботи приладу (UзвТ та ІсТ відповідні перетинанню кривих на рис. 7.4в) при мінімальному впливі температури на його роботу.
7.3 Опис лабораторної установки
Макет лабораторної установки для дослідження статичних характеристик ПТ виконаний у вигляді автономного пристрою з транзисторами, що вміщені в термостат. Останній забезпечує дослідження характеристик транзисторів при фіксованих підвищених температурах (40єC, 60єC і 80єС). Спрощена схема електричної принципової установки представлена на рис. 7.6. Вона складається з двох джерел живлення, вміщених у термостат трьох транзисторів, що досліджуються (VT1 типу КП-3038 з керованим р-n-переходом і n-каналом VT2 типу КП--3015 (МДН-транзистор з індукованим р-каналом ) і VT3 типу КП-313А (МДН-транзистор із вбудованим n-каналом)), що підключаються почергово в ланцюг за допомогою шестисекційного на три положення перемикача SА 1, двох потенціометрів R3 і R7, що забезпечують зміну напруги Uзв і Uсв, трьох стрілкових вимірювальних приладів (вольтметра PV1 для вимірювання Uзв, вольтметра PV2 для вимірювання Uсв та міліамперметра PA 1 для вимірювання Іс), двох резисторів R1 та R2, що забезпечують напругу Uзв позитивної та негативної полярності від одного джерела, та трьох резисторів R4, R5 і R6 для стікання електричних зарядів в ланцюгах затворів. При цьому в положенні І та U перемикача SA 1 граничні значення (на всю шкалу) показань приладу PV 1 -3 В, в положенні ІІ - 30В. Граничні показання приладів PV 2 і PA 1 (при будь-якому положенні перемикача) - 30 В і 30 мА відповідно.
7.4 Порядок виконання роботи та методичні вказівки щодо її виконання
1. Уважно ознайомитися на робочому місці з макетом установки, продумати, що і як потрібно виконати в роботі, а потім одержати у викладача допуск до роботи.
2. Не вмикаючи термостат, зняти сімейство статичних характеристик усіх транзисторів за кімнатної температури. Для кожної характеристики треба мати не менше семи вимірювань із таким кроком зміни аргумента ( або), щоб одержані дані точно і з подробицями відтворювали хід залежності функції .
Для сімейства статичних характеристик необхідно взяти три фіксовані значення в їх робочому діапазоні. Для сімейства статичних характеристик передачі взяти одне значення (приблизно середнє між та, але менше, ніж ).
Результати вимірювань залежності і для транзисторів ,, подати у вигляді таблиць.
Таблиця 7.1 - Результати дослідження статичних характеристик передачі ПТ (t=20?C, =... В)
Таблиця 7.2 - Результати дослідження статичних вихідних характеристик ПТ (t=20?C)
|
, В |
|||||||||
|
=…В |
|||||||||
|
=…В |
|||||||||
|
=…В |
П р и м і т к а. Аналогічні таблиці скласти для транзисторів VT 2 і VT 3.
3. Увімкнути мікротермостат на температуру 85?C і вивести його на заданий температурний режим (про що свідчить відключення індикатора термостата “нагрев ВКЛ”). Зняти сімейство статичних характеристик ПТ (відповідно до пункту 2), але за температури 85?C. Вимірювання проводити за тих же значень параметрів, що і в табл.7.1 і 7.2. Результати вимірювань звести до таблиць.
4. За одержаними у п.2 і п.3 даними побудувати сімейства статичних вихідних характеристик передачі окремо для кожного транзистора, але суміщуючи однойменні сімейства характеристик для обох температур на тих самих графіках.
5. За допомогою графіків визначити основні параметри кожного ПТ за кімнатної температури:
, вважаючи ;
усереднене значення крутизни (у робочому діапазоні значень ); максимальний струм стоку ;
опір за =const і одному із значень =const із його робочого діапазону;
напругу зміщення транзистора , для якої параметри транзистора мінімально залежать від температури .
7.5 Зміст звіту
Звіт має містити:
мету роботи;
схему вимірювальної установки;
таблиці результатів вимірювань для ПТ ,,;
- сімейства статичних вихідних характеристик і характеристик передачі для всіх ПТ;
основні параметри ПТ;
- висновки, що містять аналіз результатів досліджень.
7.6 Контрольні запитання та завдання
1. Як впливають поверхневі заряди різної полярності на енергетичні діаграми напівпровідників p- та n-типу?
2. За яких умов виникають збагачені, збіднені й інверсні приповерхневі прошарки в напівпровідниках?
3. У чому сутність ефекту поля?
4. Запишіть наближений вираз для товщини шару, на якій відбувається зміна концентрації носіїв заряду під дією зовнішнього електричного поля або поверхневого заряду.
5. Нарисуйте структури і поясніть принцип дії ПТ з керуючим p-n переходом і МДН-транзистора з індукованим і вбудованим каналом.
6. Чому керуюча напруга для МДН-транзисторів суттєво вища, ніж для ПТ інших типів?
7. Як визначаються основні параметри польових транзисторів?
8. Як пояснити ділянки насичення на статичних характеристиках польових транзисторів?
9. Як можна створити структури польових транзисторів?
10. Як впливає температура на ВАХ польових транзисторів?
11. Які особливості мають польові транзистори?
8. ВИВЧЕННЯ МАГНІТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТВЕРДИХ ТІЛ
8.1 Мета роботи
Знайомство з магнітними характеристиками речовин, вивчення феромагнітних властивостей твердого тіла.
8.2 Вказівки з організації самостійної роботи
Готуючись до самостійної роботи, використовувати конспект лекцій та [1, 5].
Магнітні властивості речовини
У фізиці всі речовини щодо магнітних властивостей, як правило, розподіляють на три групи - діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики. Як відомо, тіло, що розташували в магнітному полі, намагнічується, у ньому виникає результований магнітний момент. Намагніченість, тобто віднесений до одиниці обсягу магнітний момент, який позначають , можна розглядати як внутрішнє поле, що виникає у результаті дії елементарних магнітних диполей. Намагніченість пов'язана з індукцією поля співвідношенням
, (8.1)
де - магнітна сприйнятливість, що є фізичною характеристикою матеріалу.
Зовнішнє і внутрішнє поле створюють сумарне поле, що діє на речовину і називається магнітною індукцією
. (8.2)
Використовуючи (8.1) ,(8.2) і співвідношення
, (8.3)
отримаємо
. (8.4)
Тут - відносна магнітна проникливість, - проникливість вакууму ( в одиницях СІ).
Якщо магнітна сприйнятливість - скалярна величина, то вектор намагніченості або є антипаралельним векторові напруженості магнітного поля, або є паралельним. Відповідно розрізняють два класи речовин: діамагнетики, у яких величина є негативною, і парамагнетики, в яких величина є позитивною. Залежність намагніченості від напруги поля для діа- і парамагнетиків має лінійний характер, причому за абсолютною величиною сприймання парамагнетиків значно більше, аніж у діамагнетиків (рис. 8.1). Речовини, в яких сприймання значно більше нуля й залежить від напруги магнітного поля й температури, називають феромагнетиками (рис. 8.2).
Розглянемо фізичну природу різних магнітних властивостей речовин.
Магнітний атом
Повний магнітний момент атома визначається як векторна сума орбітального і спінового магнітних моментів. Складові і прецесують навколо спрямування повного механічного моменту атома , що зберігається. Тому магнітним моментом атома називають складову повного моменту у напрямкові, паралельному , оскільки середнє значення за кінцевий проміжок часу дорівнює .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Неважко показати, що
, (8.5)
де g - множник або фактор Ланде, J - повне (внутрішнє) квантове число атома, - магнетон Бора ().
Квантове число J може набувати такого ряду значень
Множник g має квантовомеханічну природу, характеризує зв'язок орбітального і спінового моментів і визначається виразом
. (8.6)
Для суто орбітального моменту g=1, для суто спінового моменту g=2, у загальному випадкові g становить дробову величину.
Слід пам'ятати, що в повністю заповнених оболонках атомів як орбітальні, так і спінові моменти скомпенсовані. Тому, розглядаючи магнітний момент атома, слід враховувати не тільки повністю заповнені оболонки.
Для прикладу розглянемо енергетичну структуру атома заліза (рис.8.3).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Залежно від значення головного квантового числа електрони розподілені за чотирма групами (шарами). Усередині кожної групи електрони розподілені за оболонками s, p, d, f відповідно до значення орбітального моменту. Оболонка s може вмістити 2 електрони, p - 6, d - 10 тощо. Атоми, що подібні до заліза, мають незаповнену внутрішню оболонку навіть у тому випадку, коли заповнюються наступні оболонки. Так у атомі заліза на оболонці 3d знаходиться 6 електронів, хоча може вміститися 10. Причому спіни всіх цих електронів відповідно до правила Хунда, орієнтовані таким чином, що атом має максимальне число неспарованих спінів. Залізо, кобальт і нікель мають незаповнену 3d-оболонку й відповідно 4, 3 і 2 неспарованих спіни. Вони належать до перехідної групи металів (групи заліза).
Аналогічні випадки мають місце при незаповнених 4d- і 4f-оболонках (групи паладія і рідких земель), 5f-оболонки (група платини), 6d-оболонки (актиноїди).
Таким чином, постійний магнітний момент атома визначається магнітним моментом нескомпенсованих електронних спінів. Внесок орбітального моменту, як правило, є дуже незначним.
Речовини, атоми яких не мають постійного магнітного моменту, є діамагнетиками. Речовини, які мають постійний магнітний момент, поділяють на такі:
парамагнетики, якщо взаємодія між атомами мала;
антиферомагнетики, якщо сусідні магнітні моменти вишукуються антипаралельно;
феромагнетики, якщо сусідні магнітні моменти вишукуються паралельно;
феримагнетики, якщо сусідні магнітні моменти антипаралельні, але величини їх різні.
Діамагнетизм
Діамагнетизм виникає у всіх речовинах незалежно від структури атомів і видів зв'язку, однак у чистому вигляді виявляє себе тільки в тих речовинах, в яких маємо повну взаємну компенсацію як орбітальних, так і спінових моментів. Він є наслідком орбітального руху електронів у твердому тілі, причому електрони можуть бути сильно зв'язаними, вільними (діамагнетизм Ландау) або частково зв'язаними.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Якісно пояснення явища діамагнетизму полягає в наступному. Під дією зовнішнього магнітного поля, за законом електромагнітної індукції в замкненому контурі (яким у цьому випадку є електрон, що рухається по замкненій орбіті) виникає електрорушійна сила і додатковий струм. Цей струм створює магнітний момент, спрямований в бік, протилежний полю. Математично це можна відтворити як результат прецесії електронних орбіт відносно напрямку зовнішнього магнітного поля (рис. 8.4).
Кругова частота прецесії визначається за формулою
Прецесіальний рух призводить до виникнення струму ?І й магнітного моменту ?M
, (8.7)
, (8.8)
де S становить площину проекції орбіти на площину, перпендикулярну напрямкові зовнішнього магнітного поля .
У випадку рівновірогідної орієнтації орбіт величина площини становить , де - середній квадрат відстані від ядра. Сумування за всіма орбітами дає діамагнітний момент атома, що містить z електронів,
. (8.9)
Замінюючи , де - розмір атома, і помножуючи формулу (8.9) на число атомів в одиниці об'єму, одержимо інтенсивність намагнічування . Магнітне сприймання визначається виразом
. (8.10)
Вважаючи , , одержимо , що співпадає з дослідними даними.
Діамагнетизм вільних електронів був вирахуваний Л.Д.Ландау на підставі квантової теорії.
Діамагнетизм металів складається з діамагнетизму атомних остовів і вільних електронів. Однак виявлено, що діамагнітне сприйняття іонних кристалів більше, ніж металів. Це уявне протиріччя пояснюється тим, що газ вільних електронів має парамагнітний ефект, більший, ніж діамагнітний.
Парамагнетизм
В основі класичної теорії парамагнетизму, створеної Ланжевеном у 1905 р., полягає уявлення, що атоми парамагнетиків мають постійний магнітний момент, але взаємодія між атомами є малою. За відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти орієнтуються випадковим чином і результована намагніченість дорівнює нулю. У зовнішньому полі диполі будуть намагатися розташуватися повздовж поля, й система набуває результованої намагніченості, величину якої можна вирахувати, користуючись розподілом Больцмана
, (8.11)
тут - магнітна енергія, - кут між напрямками магнітного моменту та зовнішнього поля (рис. 8.5).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Магнітний момент знаходять, усереднюючи величину проекції моменту на напрямок зовнішнього поля за всіма можливими станами
(8.12)
де - функція Ланжевена.
Отже, намагніченість становить
, (8.13)
де n - концентрація атомів (магнітних моментів).
Для слабких полів і не надто низьких температур маємо , . Тоді намагніченість і сприймання дорівнюють відповідно
, (8.14)
. (8.15)
Останнє співвідношення описує закон Кюрі - Вейса. Тут C - постійна Кюрі.
Введення в класичну теорію Ланжевена принципу просторового квантування (магнітні моменти атомів у зовнішньому полі можуть орієнтуватися тільки під цілком певним значенням кута) не змінює кінцевого результату, тільки як M слід використовувати вираз (8.5).
Феромагнетизм
У феромагнетиків між атомами і іонами, що мають постійний магнітний момент, встановлюється взаємодія, що призводить до того, що магнітні диполі вишукуються певним чином паралельно якомусь одному напрямкові. У результаті цього окремі ділянки феромагнетика мають самонамагніченість. Ці ділянки, що називають доменами, мають постійний магнітний момент і за відсутністю зовнішнього поля. Спіни певного домена зберігають паралельну орієнтацію до деякої критичної температури (температури Кюрі), вище якої взаємодія між магнітними іонами руйнується тепловим коливанням і феромагнетик перетворюється у парамагнетик.
Для утворення феромагнітного стану атоми повині мати постійні (незалежні від Н) магнітні моменти. Однак під час конденсації магнітних атомів або іонів у кристалі їх електронні оболонки часто підлягають такій деформації, що кристал вже не має в своїх вузлах постійних магнітних моментів. Найбільшої перебудови зазнають шари валентних електронів, утворюючи в металах фермі-газ електронів провідності, в неметалічних кристалах - локалізовані спін-насичені зв'язки. В обох випадках намагніченість за відсутністю зовнішнього поля, як правило, дорівнює нулю. Якщо атоми решітки кристалу не належать до перехідних елементів, то решітка має заповнений характер і має діамагнітні властивості. У тому випадку, коли кристал побудовано із атомів перехідних елементів, у ньому можливе збереження незалежного від зовнішнього поля магнітного моменту. Зближення магнітних іонів у кристалі призводить до перерозподілу електронів в самих електронних оболонках і між ними. Наприклад, у випадку кристала заліза зростає електронна густина в 3d- і зменшується в 4s-оболонці.
Спіновий магнітний момент у 3d-оболонці призводить до виникнення постійного магнітного момента атома, а між атомами може виникнути так звана обмінна взаємодія. Енергія взаємодії двох атомів зі спінами може бути подана у вигляді
, (8.16)
де - обмінний інтеграл, що характеризує ступінь перекривання електронних оболонок цих двох атомів. Згідно з принципом Паулі два електрони з однаковою орієнтацією спінів не можуть займати один енергетичний рівень, тому атомам доводиться “обмінюватись” електронами.
Так як величина хвильової функції (отже, і вірогідність знаходження електрона) експоненціально зменшується із зростанням відстані електрона від центру іона, то обмінні сили належать до числа короткодіючих. Тому величина обмінного інтегралу чутлива до відстані між незаповненими електронними оболонками іонів, і небагато речовин виявляють феромагнітні властивості.
На рис.8.6 показана залежність обмінного інтегралу від відношення постійної решітки a до діаметру d незаповненої оболонки.
Із рис.8.6 видно, що за обмінний інтеграл є позитивним, і, відповідно, із перехідних металів групи заліза феромагнетизмом мають володіти залізо, кобальт і нікель, що й відповідає дійсності. На великих відстанях обмінний інтеграл знехтувально малий, і такі речовини є парамагнетиками.
Якщо , то обмінний інтеграл стає негативним, а це означає, що магнітним моментам сусідніх атомів енергетично вигідніше розташуватися антипаралельно. Такі речовини є антиферомагнетиками.
Більшість феромагнітних матеріалів макроскопічних розмірів не виявляє намагніченості за відсутності зовнішнього магнітного поля. Це пояснюється тим, що звичайно зразок складається з великої кількості малих ділянок - доменів, намагнічених до насиченості, але вектори намагніченості цих ділянок орієнтовані хаотично (рис.8.7). Повна намагніченість такої системи може дорівнювати нулю, якщо вектори намагніченості доменів компенсують одне одного під час сумування за всім зразком.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Домени виникають як і в полікристалічних, так і у монокристалічних зразках (рис. 8.8). У монокристалах домени розташовуються більш регулярно; їх розташування залежить від структури кристалу.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Якщо намагнічений зразок помістити у слабке магнітне поле, то в ньому з'явиться результована намагніченість, спрямована упродовж поля. Намагнічення відбуватиметься за рахунок зміщення меж доменів (рис.8.8б) і повороту векторів намагніченості доменів у напрямку зовнішнього поля (рис.8.8в).
Зростання намагніченості за рахунок зміщення меж доменів відбувається вже за порівняно слабких полів. Цей процес за малих полів обмежений. Зростання намагніченості за рахунок обертання спостерігається у порівняно сильних полях (рис.8.9).
У феромагнітних матеріалах утворюється та доменна структура, для якої повна магнітна енергія мінімальна. Магнітна енергія складається з чотирьох частин: обмінної енергії, енергії магнітної анізотропії, магнітострикційної та магнітостатичної енергії.
Магнітостатична енергія пов'язана із зовнішнім магнітним полем, що оточує зразок. Із збільшенням доменів в зразку зменшується зовнішнє поле й зменшується магнітостатична енергія (рис.8.10). Магнітостатична енергія однодоменного зразка (рис.8.10а) є значно більшою, ніж для дводоменного (рис.8.10б) і чотиридоменного (8.10в). Однак, цей процес не може тривати безкінечно, оскільки на отримання стінок, що розділяють домени, необхідна енергія. Рівновага встановлюється, коли магнітна енергія починає дорівнювати енергії границь доменів. Це визначає розміри й число доменів.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Можливим є таке розташувння доменів, коли полоси на поверхні зразка відсутні. Упродовж поверхні розташовуються так звані замикальні домени, що мають форму тригранних призм (рис.8.10г). Ці домени замикають магнітний ланцюг, а тому відсутнє магнітне поле, пов'язане з намагніченістю.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обмінна енергія пов'язана з існуванням у зразкові границь, що розділяють домени (стінки Блоха). Вона мінімальна, коли сусідні спіни паралельні й однаково спрямовані. Крім того, вектор намагніченості доменів намагається розташуватися вздовж деяких кристалографічних осей. Для ділянки всередині границі (стінки Блоха) ці обидві вимоги не можуть бути виконані одночасно, оскільки в середині стінки відбувається поворот вектора намагніченості на 180? (рис. 8.11).
У кристалах існують напрямки, за якими зразок намагнічується легко - осі легкого намагнічування, і такі напрямки, магнітне насичення уздовж яких потребує найбільших полів - осі важкого намагнічування (рис.8.12).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Слід знати, що енергія магнітної анізотропії визначається як різниця енергії намагнічування у важкому і легкому напрямках. Вона має суттєвий вплив на багато якостей магнітних матеріалів, що застосовуються в радіоелектроніці.
Магнітопружна (магнітострікційна) енергія пов'язана із зростанням енергії кристала в результаті взаємодії намагніченості з деформацією кристала. Під час намагнічування феромагнітного кристала його розміри змінюються і величина цього змінювання залежить від намагніченості. Внутрішньо кристалеві деформації мають суттєвий вплив на високочастотні якості феритів, а саме, на величину магнітних втрат.
Феромагнетизм
Загальні положення фізики феромагнетизму, що були розглянуті вище, дозволяють зрозуміти фізичну природу таких речовин, як ферити (або феромагнетики).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Необхідно знати, шо ферити під дією зовнішього поля намагнічуються, як і феромагнетики, але звернути увагу, що найбільш суттєвою є аномальна залежність магнітних якостей від температури. На відміну від феромагнетиків, у намагнічених до насиченості феритів магнітні якості зникають двічі: у точці компенсації і у точці Кюрі (рис.8.13). Ці й інші якості феритів пояснюються особливостями їх кристалічної будови.
Ферити з магнітними якостями є, типово, твердими розчинами окису заліза з окисами двовалентних металів , де Ме - двовалентний метал. Вони мають кристалічну структуру типу спінелі, гранату тощо. Таку структуру можна розглядати як систему, що складається з двох підрешіток, причому магнітні моменти останніх спрямовані антипаралельно (рис.8.14). Різниця між магнітними моментами решіток визначає намагнічуваність феритів. Якщо моменти підрешіток рівні, то речовина стає антиферо-магнетиком.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Наявність двох підрешіток пояснює походження точки компенсації. Так як кожна підрешітка характеризується своєю температурною залежністю намагніченості насичення до точки Кюрі, то за деякої температури ТК відбувається компенсація антипаралельних магнітних моментів обох підрешіток (рис.8.13).
Із рис.8.13 постає також, що ферити мають більш низьку порівняно з феромагнетиками намагніченість насичення. Однак вони одержали більш широке розповсюдження тому, що мають більший питомий опір, який обмежує величину вихрових струмів. Ця важлива якість дозволила широко застосовувати ферити на високих частотах.
Параметри магнітних матеріалів
Зверніть увагу, що магнітні властивості феромагнетиків характеризуються залежностями магнітної індукції В або намагніченості Іm від напруженості поля Н і втрат на перемагнічування Р від індукції і частоти. Залежності виду В=f(H) називають кривими намагнічування.
За монотонного зростання поля магнітна індукція попередньо розмагніченого зразка змінюється за першопочатковою або нульовою кривою намагнічування (рис.8.9). Зверніть увагу, що нульова крива мало відрізняється від основної (або комутаційної) кривої намагнічування, яка становить собою геометричне місце верхівок гістерезисних циклів, що одержують від циклічного перемагнічування.
Основна крива намагнічування є найважливішою характеристикою магнітних матеріалів, відповідає вімогам хорошої відтворюваності й широко використовується для характеристики намагнічування матеріалів у постійних полях.
На основній кривій намагнічування прийнято розрізнювати три ділянки: початкову, що відповідає нижньому коліну кривої, ділянку швидкого зростання індукції і ділянку насиченості (вище верхнього коліна кривої).
За циклічного перемагнічування крива намагнічування утворює гістерезисну петлю (рис.8.15). Форма петлі матеріалу залежить від величини поля . Для слабких полів вона має вид еліпсів, із збільшенням поля в неї починають витягуватися “носики”, що відповідають точкам (рис.8.15).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Звичайно у довідниках наводиться межова петля гістерезису, яку одержують за умови насичення. Основними характерис-тиками петлі гістерезису є залишкова індукція, коерцитивна сила і площина петлі, що характеризує втрати на гістерезис за один цикл перемагнічування.
Слід знати, що остаточною індукцією називають індукцію, яка залишається у попередньо намагніченому зразку після зняття зовнішнього поля.
Коерцетивна сила - це розмагнічувальне поле, яке необхідно докласти до зразка для зниження індукції до нуля.
Втрати на гістерезис, віднесені до одиниці об'єму речовини (питомі втрати), визначаються за формулою
, (8.17)
Під час перемагнічування матеріалів з частотою f (Гц) втрати на гістерезис підраховують так
, (8.18)
де с - щільність матеріалу, .
Крім цього, є втрати на вихровий струм й так звані додаткові втрати.
Визначають магнітну проникність абсолютну і відносну .
У техниці використовуються декілька понять магнітної проникності (рис.8.16): нормальна , початкова , максимальна , диференціальна .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Магнітна проникливість для точки А (рис.8.16) визначається як тангенс кута нахилу січної ОА до осі абсцис
. (8.19)
Початкова і максимальна проникливість становлять собою окремі випадки нормальної
, (8.20)
. (8.21)
Диференціальна проникливість визначається як похідна від магнітної індукції за напругою поля в певній точці
. (8.22)
За основною кривою намагнічування можна побудувати залежність проникливості від напруженості магнітного поля (рис. 61).
За формою петлі гістерезису можна судити про особливості магнітних матеріалів.
Магнітом'які матеріали характеризуються вузькою петлею гістерезису з малою коерцитивною силою (рис.8.18а). Вони відрізняються високими значеннями початкової і максимальної проникливості.
Магнітотверді матеріали мають високе значення коерцитивної сили і остаточної індукції (рис.8.18б).
Для оцінення відносного змінення проникливості за відповідного змінення температури користуються температурним коефіцієнтом
, (8.23)
де і - значення проникливості за температур і .
Для високочастотних матеріалів, що працюють у слабких полях (до 80 А?м) проникливість лінійно залежить від напруженості поля Н і може бути подана у такому вигляді
, (8.21)
де - початкова проникливість, - коефіцієнт амплітудної нестабільності проникливості, - амплітудне значення напруженості магнітного поля.
8.3 Опис установки і методика проведення вимірювань
Опис схеми установки
Схема установки наведена на рис.8.19.
Як джерело стандартних сигналів використовуємо генератор типу Г3-56, вихідний сигнал якого може змінюватись від 0 до 60 В. Сигнал генератора подається на зажими первинної обмотки. Дослідження й реєстрація сигналу здійснюється за допомогою осцилографа С1-16. Вихідний сигнал знімається з місткості інтегрувального ланцюжка . Ємкістю є вхідна ємкість осцилографа, опором є його вхідний опір. Макет становить собою корпус, в якому розміщується досліджувальний тороїд, електропічка, прилад для реєстрації температури - термопара, клеми для підключення кінців обмотки. Тороїд містить 100 витків у первинній й 1330 витків у вторинній обмотці, намотаних на кільце із пермалою дротом ПЕВ діаметром 0,1 мм. Він розташовується в керамічній склянці електропічки.
Використання магнітних зразків тороідальної форми пов'язане з тим, що дійсна напруженість магнітного поля всередині зразка дорівнює напруженості зовнішнього магнітного поля, яке створюється під час протікання струму в намагнічуваній обмотці. У незамкнених же зразках під час намагнічування на кінцях виникають смуги, поле яких всередині зразка напрямлене назустріч зовнішьому полю.
Електропічка складається із керамічної склянки, на яку намотана спіраль. Керамічна склянка відділена від корпусу макета за допомогою циліндричної фторопластової втулки, коефіціент теплопровідності якої значно нижчий від кераміки. У центрі торцевої стінки керамічної склянки розташовується термопара. Струм у ланцюгу термопари реєструється мікроамперметром, який проградуйовано в градусах Цельсія. Нагрівання здійснюється увімкненням тумблера “Сеть”.
Подобные документы
Оцінка ймовірності знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі. Визначення положення рівня Фермі, розрахунок температурної залежності власної концентрації носіїв заряду у вихідному напівпровіднику та побудова графіка.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 18.12.2009Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов'язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці. Квантова теорія твердих тіл. Наближення Ейнштейна і Дебая. Нормальні процеси і процеси перебросу.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 04.01.2010Магнетизм, електромагнітні коливання і хвилі. Оптика, теорія відносності. Закони відбивання і заломлення світла. Елементи атомної фізики, квантової механіки і фізики твердого тіла. Фізика ядра та елементарних часток. Радіоактивність. Ядерні реакції.
курс лекций [515,1 K], добавлен 19.11.2008Основні положення явищ циклотронної частоти і циклотронного резонансу, що використовуються при дослідженні твердого тіла. Явища, що пов'язані з поведінкою електронів кристала в магнітному полі, експериментальні дослідження феномену орбітального руху.
реферат [2,7 M], добавлен 18.10.2009Густина речовини і одиниці вимірювання. Визначення густини твердого тіла та рідини за допомогою закону Архімеда та, знаючи густину води. Метод гідростатичного зважування. Чи потрібно вносити поправку на виштовхувальну силу при зважуванні тіла в повітрі.
лабораторная работа [400,1 K], добавлен 20.09.2008Загальні відомості, вольт-амперна характеристика, p-i-n структури, фізичний механізм та заряд перемикання напівпровідникового діода. Особливості та експерименти по визначенню заряду перемикання сплавних, точкових, дифузійних та епітаксіальних діодів.
дипломная работа [863,1 K], добавлен 16.12.2009Історія розвитку фізики. Фізика в країнах Сходу. Електричні і магнітні явища. Етапи розвитку фізики. Сучасна наука і техніка. Використання електроенергії, дослідження Всесвіту. Вплив науки на медицину. Розвиток засобів зв'язку. Дослідження морських глибин
реферат [999,0 K], добавлен 07.10.2014Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Теплові процеси в елементах енергетичного обладнання. Задача моделювання теплових процесів в елементах енергетичного обладнання в спряженій постановці. Математична модель для розв’язання задач теплообміну стосовно елементів енергетичного обладнання.
автореферат [60,0 K], добавлен 13.04.2009Фундаментальні фізичні явища на атомарному рівні стосовно дії квантових та оптико-електронних приладів. Загальний метод Гіббса як логічна послідовна основа статистичної фізичної теорії. Основні принципи статистичної фізики. Елементи теорії флуктуацій.
учебное пособие [1,1 M], добавлен 18.04.2014
