Įvadas
Šiame straipsnyje nagrinėjama puslaidininkių varžos priklausomybė nuo temperatūros. Aptarsime teorinius aspektus, eksperimentinius duomenis ir praktines išvadas, susijusias su šiuo reiškiniu. Taip pat išnagrinėsime, kaip slapukai naudojami internetinėse svetainėse, tokiose kaip „Opiq“, siekiant užtikrinti funkcionalumą ir vartotojo patirtį.
Slapukų naudojimas internetinėse svetainėse
„Opiq“ naudoja esminius slapukus, kad svetainė veiktų tinkamai, užtikrintų saugumą, analizuotų naudotojų sąveiką ir pagerintų vartotojo patirtį. Slapukas yra mažas failas, siunčiamas iš vartotojo kompiuterio į svetainės serverį, kuriame pateikiama informacija, reikalinga svetainei veikti, taip pat informacija apie vartotoją ir jo nuostatas. Dauguma slapukų yra būtini „Opiq“ veikimui. Vartotojai gali atmesti analitinius slapukus, tokiu atveju jų naudojimo duomenys nebus naudojami Opiq paslaugoms kurti ir tobulinti.
Metalų varžos priklausomybė nuo temperatūros
Nagrinėjant metalų varžos priklausomybę nuo temperatūros, svarbu suprasti, kad elektros srovė metaluose yra kryptingas elektringų dalelių judėjimas. Srovė teka tik akimirką, kol išsilygina sujungtų kūnų potencialai, o tada išnyksta elektrinis laukas jungiančiuose laidininkuose ir krūvių judėjimas liaujasi. Norint gauti nenutrūkstamą srovę, reikia nuolatos papildyti vieno kūno krūvį, palaikyti aukštesnį jo potencialą - sukurti laidininke nuolatinį potencialų skirtumą ir nuolatinį elektrinį lauką. Tai gali atlikti srovės šaltinis, sudarantis pastovią įtampą. Elektros srovė teka grandine iš šaltinio teigiamo poliaus į neigiamą, o elektronai grandinėje juda priešinga kryptimi.
Elektros srovės stiprumas (I) išreiškiamas pratekėjusio elektros krūvio (q) ir laiko (t) santykiu: I=q/t. Srovės stiprumas priklauso nuo laidininko skerspjūvio ploto ir dreifo greičio. Srovės tankis (j) yra srovės stiprumo ir laidininko skerspjūvio ploto santykis: j=I/S.
Omo dėsnis teigia, kad srovės stiprumas tiesiog proporcingas prijungtai įtampai (I=U/R), kur R yra laidininko varža. Laidininko varža yra tiesiog proporcinga jo ilgiui ir atvirkščiai proporcinga skerspjūvio plotui: R=ρl/S, kur ρ yra specifinė varža.
Taip pat skaitykite: Laidumo priklausomybė nuo lauko stiprio
Kylant temperatūrai, metaliniame laidininke didėja laisvųjų elektronų chaotiško judėjimo greitis, intensyvėja atomų virpesiai, dažnėja elektronų susidūrimai su atomais. Dėl to mažėja elektronų dreifo greitis ir srovės stiprumas, o tai reiškia laidininko varžos didėjimą. Santykinis varžos pokytis ε lygus varžos pokyčiui ir pradinės varžos santykiui: ε=ΔR/R0.
Teorija apie elektronų sklaidą
Ši teorija sieja elektronų laisvąjį kelią (o tuo pačiu elektrinį laidumą ir varžą) su minėtų elektronų sklaida. Jei metalo kristalas būtų tobulas, tai jo elektronų laisvasis kelias būtų begalinis. Deja, realiame kristale yra daugybė statinių ir dinaminių defektų, kurie trikdo kristalo periodiškumą. Aukštesnėse nei kambario temperatūrose dinaminių ir dalies statinių defektų koncentracija proporcinga temperatūrai (T), todėl elektronų laisvasis kelias mažėja, o specifinė varža didėja proporcingai temperatūrai (ρ ~ T).
Eksperimentiniai duomenys rodo, kad kaitinant varį, jo varža palaipsniui didėja, didėjant temperatūrai. Vadinasi, vario varža yra tiesiogiai proporcinga temperatūrai.
Puslaidininkių varžos priklausomybės nuo temperatūros tyrimas
Puslaidininkių varžos priklausomybės nuo temperatūros tyrimas yra svarbus siekiant suprasti jų laidumo mechanizmus. Išmatavus puslaidininkinio bandinio varžas prie skirtingų temperatūrų, galima nustatyti aktyvacijos energiją (Ep). Kylant temperatūrai, puslaidininkio varža mažėja. Aktyvacinė energija Ep yra susijusi su energija, reikalinga elektronams pereiti į laidumo zoną. Fermi lygmuo yra charakteringoji energija, kurios užpildymo tikimybė lygi ½. Puslaidininkyje be priemaišų, visose didesnėse už absoliutų nulį temperatūrose, Fermi lygmuo yra tiksliai draustinės juostos viduryje.
Energetinių lygmenų susidarymas kristale
Kristalinėje medžiagoje atomai išsidėsto periodiškai, sudarydami kristalinę gardelę. Kiekvienas atomas turi tam tikrą elektronų skaičių, kurie užpildo energetinius lygmenis. Kai atomai yra arti vienas kito kristale, jų elektronų banginės funkcijos persidengia, ir kiekvienas atominis lygmuo suskyla į daugybę artimų lygmenų, sudarydamas energetinę juostą. Tarp juostų susidaro draustinės juostos, kuriose nėra leidžiamų energijos lygmenų.
Taip pat skaitykite: Elektrinės varžos vadovas
Skirtumas tarp metalų, puslaidininkių ir dielektrikų juostinės teorijos požiūriu
Pagal juostinę teoriją, metaluose laidumo juosta ir valentinė juosta persidengia, todėl elektronai gali laisvai judėti ir laidumas yra didelis. Puslaidininkiuose tarp valentinės ir laidumo juostų yra nedidelė draustinė juosta. Kambario temperatūroje dalis elektronų gali peršokti į laidumo juostą, todėl puslaidininkiai turi tarpinį laidumą. Dielektrikuose draustinė juosta yra labai plati, todėl elektronams sunku peršokti į laidumo juostą, ir laidumas yra labai mažas.
Grynojo savojo ir priemaišinio puslaidininkio laidumo mechanizmas
Grynuosiuose puslaidininkiuose laidumas priklauso nuo šiluminės energijos, kuri sužadina elektronus iš valentinės juostos į laidumo juostą, sukuriant elektronų ir skylių poras. Priemaišiniuose puslaidininkiuose įterpiamos priemaišos, kurios padidina elektronų (n tipo puslaidininkis) arba skylių (p tipo puslaidininkis) koncentraciją, taip padidinant laidumą.
Elektros srovė skysčiuose
Elektrolitai yra medžiagos, kurios ištirpintos arba išlydytos praleidžia elektros srovę. Tirpstant vandenyje, elektrolito molekulės suyra į teigiamus ir neigiamus jonus. Šie jonai juda link atitinkamų elektrodų (katodo ir anodo), sudarydami elektros srovę elektrolituose. Elektrolizė yra medžiagos išsiskyrimas ant elektrodų, tekant srovei elektrolitu. Elektrolizei galioja Faradėjaus dėsnis, kuris teigia, kad elektrolizės metu išsiskyrusios medžiagos masė yra tiesiog proporcinga srovės stiprumui ir jos tekėjimo laikui.
Energijos tvermės dėsnis elektros grandinėms
Elektros grandinę sudaro išorinė ir vidinė dalys. Išorinė grandinės dalis vartoja elektros energiją, o vidinėje grandinės dalyje kitų rūšių energija virsta elektros energija. Elektros srovės šaltinyje pašalinės jėgos atlieka darbą, kuris apibūdinamas elektrovaros jėga (EVJ). Energijos tvermės dėsnis teigia, kad šaltinio EVJ yra lygi grandinės išorinės ir vidinės dalių įtampų sumai.
Taip pat skaitykite: Apie metalų varžą
tags: #puslaidininkiu #varzos #priklausomybe #nuo #temperaturos