Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики




Скачать 269.98 Kb.
НазваниеМинистерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
страница3/3
Дата конвертации01.03.2016
Размер269.98 Kb.
ТипМетодические указания
1   2   3

4. Справочный материал по курсу.



1. Общие электрические и физические свойства радиоматериалов. Проводниковые материалы.


Закон Ома в дифференциальной форме

, (1)

где – плотность тока в материале, т.е. электрический заряд, движущийся в электрическом поле Ев за единицу времени через единицу площади.

– удельная проводимость и удельное сопротивление материала соответственно.

Закон Ома в интегральной форме:

, (2)

где I – ток в материале.

U – напряжение, приложенное к материалу или его участку.

R – полное сопротивление материала.

, (3)

где – геометрический параметр тела, называемый приведенной длиной.

Для тела с постоянным по всей длине поперечным сечением S и длиной h (например, жила провода или кабеля):

(4)

Зависимость удельного сопротивления проводника от температуры:

r(Т)=r0(1+ar(Т-Т0)), (5)

где ar - температурный коэффициент сопротивления;

r0 – удельное сопротивление проводника при температуре Т0.

Мощность Р, рассеиваемая материалом под напряжением U при прохождении через него тока величиной I.


(6)


2. Полупроводниковые материалы.


Собственные полупроводники – полупроводники, не содержащие донорных и акцепторных примесей.

В собственном полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинаковы:

; (7)


где NC и NV – эффективные концентрации электронов и дырок в зонах проводимости и валентной зоне соответственно:

; (8)

; (9)

WC, WV – уровни дна зоны проводимости и потолка валентной зоны соответственно.

WF – уровень Ферми полупроводника (энергетический уровень, вероятность заполнения которого равна Ѕ).

эффективная масса электронов в зоне проводимости полупроводника.

эффективная масса дырок в валентной зоне полупроводника.

постоянная Планка.

постоянная Больцмана.

DW0 – ширина запрещенной зоны полупроводника.


Произведение концентраций – величина постоянная для данного полупроводника:

, (10)

где ni – концентрация собственных носителей в полупроводнике;

Условие электронейтральности для единичного объема:


р+NД=n+NА , (11)


где слева – положительный заряд дырок и ионизированных доноров NД, а справа – отрицательный заряд электронов и ионизированных акцепторов NА.

Для электронных полупроводников, не содержащих акцепторов:

n=NД+р (12)

Для дырочных полупроводников, не содержащих доноров:

р=NА+n. (13)

Плотность электронной и дырочной составляющей тока в полупроводниковом материале, во внешнем электрическом поле Е:

; (14)

; (15)

где gn и gp – удельные электронная и дырочная проводимости полупроводника.

; (16)

; (17)

где mn и mp – подвижность электронов и дырок соответственно.

; (18)

; (19)

где Vn и Vp – средние скорости носителей в полупроводнике.

Соотношение Эйнштейна:

; (20)

; (21)

где Dn и Dp – коэффициенты диффузии электронов и дырок соответственно.

; (22)

; (23)

где Ln и Lp – диффузионная длина носителей; tn и tp – время жизни носителей.

Суммарная плотность тока в полупроводнике:

; (24)

- удельная проводимость полупроводника.

; (25)

Для собственного полупроводника, где ni = pi:

; (26)

Для электронного полупроводника где n>>p:

gn=enmn. (27)

Для дырочного полупроводника где р>>n

gp=epmp. (28)


Основные параметры полупроводников.

Параметр

Ge

Si

GaAs

InSb

Атомный вес

72,6

28,1







Диэлектрическая проницаемость (отн. Ед.), e

16

12

11

16

Эффективная масса электронов (отн. ед.), mn

0,22

0,33

0,07

0,013

Эффективная масса дырок (отн. ед.), mp

0,39

0,55

0,5

0,6

Ширина запрещенной зоны, эВ, DWO

0,67

1,11

1,40

0,18

Эффективная плотность состояний Nс, см-3

1,0Ч1019

2,8Ч1019







Эффективная плотность состояний NV, см-3

0,61Ч1019

1,0Ч1019







Подвижность электронов, mn, см2/сек.

3800

1400

11000

до 65000

Подвижность дырок mр, см2/сек.

1800

500

450

700

Собственная концентрация ni, см-3, Т=3000 К.

2,5Ч1013

~2Ч1010

~1,5Ч106




Коэффициент диффузии электронов Dn, см2/сек.

100

36

290

до 1750

Коэффициент диффузии дырок Dp, см2/сек.

45

13

~12

17


3.Диэлектрические материалы.


К основным характеристикам диэлектриков относят.

Поляризованность диэлектрика:

, (29)

где - вектор индуцированного электрического момента.

V – объем поляризованного диэлектрика.

Дипольный момент поляризованного диэлектрика:

, (30)

где q – суммарный положительный (или отрицательный) заряд диэлектрика.

- плечо диполя, то есть расстояние между положительным и отрицательным зарядами.

В диэлектрике, помещенном в переменное синусоидальное электрическое поле с напряженностью E и угловой частотой w, возникают токи двух видов: ток смещения и ток проводимости.

Плотность тока смещения:

, (31)

где e0 – диэлектрическая проницаемость вакуума.

e – диэлектрическая проницаемость материала.

Плотность тока проводимости:

; (32)

где – активная проводимость диэлектрика на угловой частоте w.

Плотность общего тока j равна векторной сумме плотностей токов смещения и проводимости. Угол d между векторами плотностей переменного тока диэлектрика и тока смещения на комплексной плоскости называют углом диэлектрических потерь d. Тангенс этого угла:

; (33)

Добротность диэлектрика:

; (34)

Электрическая прочность диэлектрика:

, (35)

где Uпр – напряжение пробоя диэлектрика.

h – толщина материала.

Удельная емкость диэлектрика:

, (36)

где l - приведенная длина участка изоляции (см. (4)).

Зависимость удельного сопротивления диэлектрика от температуры:

; (37)

где 0 – проводимость диэлектрика при температуре окружающей среды Т0=20єС .

a - температурный коэффициент сопротивления.

Мощность, выделяемая диэлектриком емкостью С, при подаче на него напряжения U с угловой частотой w:

; (38)

Тепловая мощность, отводимая от образца диэлектрика нагретого до температуры Т:

; (39)

где s – коэффициент теплоотдачи материала.

S – площадь поверхности диэлектрика.

Т0 – температура окружающей среды.

В условиях теплового равновесия: .

Поэтому

; (40)

, (41)


тогда

. (42)


4.Магнитные материалы.


Намагниченностью материала J называется суммарный магнитный момент электронов в единице объема.

Намагниченность материала равна 0 в случае, когда он не был намагничен, и внешнее магнитное поле отсутствует. Под воздействием магнитного поля со средней напряженностью Н внутри тела намагниченность равна:

J=cЧH, (43)

где c - магнитная восприимчивость.

Магнитная индукция вещества В связана с намагниченностью:

В=В0+J=B0+cЧH, (44)

где В0 – магнитная индукция вещества в отсутствии внешнего магнитного поля.

Относительная магнитная проницаемость

m=1+/m0, (45)

где m0=4pЧ10-7 Гн/м - магнитная постоянная вакуума.


Классификация материалов по магнитным свойствам:


Материалы

Магнитная восприимчивость c

Диамагнетики

<0

Парамагнетики

»0

Ферромагнетики

>>0



Остаточной индукцией Br называют индукцию, которая остается в предварительно намагниченном образце после снятия внешнего магнитного поля.

Коэрцитивная сила Hc – напряженность размагничивающего поля, которое должно быть приложено к предварительно намагниченному образцу для того, чтобы магнитная индукция в нем стала равной нулю.

Энергетические потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, отнесенные к единице объема вещества (удельные потери):

; (46)

Зависимость магнитной индукции материала от напряженности внешнего магнитного поля имеет форму петли гистерезиса.

Классификация материалов по форме петли гистерезиса:


Материал

Форма петли гистерезиса

Применение

Магнитомягкие

Узкая, округлая, небольшая площадь, Нс®0

Сердечники трансформаторов и электрические машины.

Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ)

Узкая, округлая, небольшая площадь, Нс®0

Элементы памяти.

Магнитотвердые

Широкая, Нс>>0

Для изготовления постоянных магнитов.


Дополнительные параметры магнитных материалов вводят в частных областях по признакам применения.

Например, для магнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса, основой элементов памяти, важным параметром является коэффициент переключения:

Sф=t(Нm-H0), (47)

где Нm- напряженность магнитного поля, соответствующая максимальной магнитной индукции Вm:

Нm»4/3Hc (48)

t - время переключения элемента памяти, т.е. время необходимое для перехода из одного магнитного состояния в другое, например, от -Вr до +Вr;

Н0 – напряженность поля старта, т.е. минимальная напряженность поля, необходимое для такого перехода.

Для магнитодиэлектрика, состоящего из связующего диэлектрика и магнитного наполнителя магнитная проницаемость m:

m=mаa, (49)

где mа- магнитная проницаемость наполнителя.

Диэлектрическая проницаемость магнитодиэлектрика:

e=emaeД1-a , (50)

где em, eД – диэлектрическая проницаемость наполнителя и диэлектрика соответственно;

a - объемное содержание магнитного материала.


Геннадий Васильевич Перов

Наталья Евгеньевна Фадеева

Ирина Владимировна Решетнева


Химия радиоматериалов

Ч. II


Электрофизические свойства радиоматериалов


Контрольные задания и методические

указания к их выполнению


Редактор:

Корректор:


Лицензия ЛР-020475, январь 1998 г., подписано в печать ,

формат бумаги 62х84/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10,

изд. л. 2,0, заказ № , тираж . СибГУТИ

630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86.
1   2   3

Похожие:

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconДисциплина «Физика». Профиль сельскохозяйственный и лесохозяйственный
Уральский технический институт связи и информатики (филиал) Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconПоволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Цифровые сигнальные процессоры» студентам очной формы обучения по направлению...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconУтверждены Министерством Российской Федерации по связи и информатизации 12 октября 2000 года
Утверждены Министерством Российской Федерации по связи и информатизации 12. 10. 2000
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconМинистерство образования российской федерации санкт-петербургский государственный университет

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconПрезидиум санкт-петербургского научного центра постановление г. № Об Объединенном научном совете по проблемам информатики, управления и телекоммуникаций
Междисциплинарного координационного совета Санкт-Петербургского научного центра ран, в структуру которого включен Объединенный научный...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconРоссийской Федерации Министерство образования и науки Российской Федерации Государственный университет
При этом программа в первую очередь ориентирует на знакомство с центральными сюжетами в истории различных цивилизаций Востока и Запада...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconРазработка состава и стандартизация сбора, обладающего эстрогеноподобным действием
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Сибирский государственный медицинский...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconМинистерство образования российской федерации уральский государственный лесотехнический университет
Методические указания для изучения теоретического курса и выполнения лабораторных занятий
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconОб организации работы по рассмотрению коллективного
В связи с приведением нормативных правовых актов в соответствие с Трудовым кодексом Российской Федерации (Собрание законодательства...
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики iconМинистерство здравоохранения российской федерации главный государственный санитарный врач
Российской Федерации, 1999, n 14, ст. 1650) и "Положения о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании", утвержденного...
Разместите кнопку на своём сайте:
kaz.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©kaz.docdat.com 2013
обратиться к администрации
kaz.docdat.com
Главная страница