Вольт-амперная характеристика металлов. Вольт амперная характеристика металлов
2. Вольт-амперная характеристика контактной системы «металл – полупроводник»
Наличие потенциального барьера на границе металл – полупроводник приводит к тому, что возможно явление выпрямления переменного тока, а ВАХ для постоянного тока будет несимметричной. За положительное напряжение U примем такое напряжение, когда металл имеет положительный потенциал относительно полупроводника. Так как в области объемного заряда L свободных электронов практически нет, то удельное сопротивление этой области очень велико и все внешнее напряжение будет падать в этой области. При U > 0 все уровни в полупроводнике сдвинутся вверх на величину eU (см. рис. 2а). Переход электронов из полупроводника в металл облегчится, высота барьера со стороны полупроводника уменьшится, а со стороны металла высота барьера останется той же самой - ϕМ. Результирующий поток электронов направлен от полупроводника к металлу и увеличивается с ростом внешнего напряжения. При U < 0 все энергетические уровни в полупроводнике сдвинутся вверх на величину eU (см. рис.2б) и высота потенциального барьера со стороны полупроводника увеличится, а со стороны металла вновь не изменится. Вследствие этого поток электронов jП со стороны полупроводника уменьшится, и при увеличении U этот поток станет очень мал. Поэтому через барьер будет проходить только постоянный поток электронов из металла. В общем случае при любой полярности напряжения результирующий ток j = jП– jМ. Из диаграммы, представленной на рис. 2, при любой полярности приложенного напряжения получим:
по-прежнему дается формулой (5).
ток, обусловленный термодинамической эмиссией электронов из полупроводника в металл:
jП = S * A * T2 * exp (-ϕП / kT)
(7а)
jП = S * A * T2 * exp ( (eUК - ϕМ) / kT)
(7б)
уравнение (3) остается справедливым и при наличии внешнего напряжения. Результирующий ток равен:
| J = jМ * (exp ( eUК / kT) - 1), | (8) |
где jМ дается формулой (5).
Используя уравнение (3), можно записать для тока:
| jМ = S * A * T2 * exp (-ϕМ / kT) | (9а) | |
| jМ = S * A * T2 * exp ( - (eUК + F) / kT) | (9б) |
Вольт-амперная характеристика (ВАХ), построенная по уравнению (8), показана на рис. 3 (кривая 1). При eU >> kT ток быстро (экспоненциально) растет. При eU >> kT (но U < 0) ток становится постоянным jS ≡ jМ, то есть не зависящим от U, и малым. Этот ток jS получил название тока насыщения.
Рис. 3. Вольт-амперная характеристика выпрямляющего контакта полупроводника с металлом
1 – диодная теория; 2 – диффузионная теория
где μ – подвижность электронов.
Величина токов будет определяться формулой:
| J = S ⋅ e ⋅μ ⋅ n(x) ⋅ E(x), | (11) |
где поле E(x) и концентрация n(x) электронов может зависеть от координаты x.
Так будет в области барьера, где объемный заряд, обусловленный контактной разностью потенциалов, делает поле E(x) неоднородным. Ток, протекающий через полупроводник, должен быть одинаков в любом поперечном сечении полупроводника. Согласно статистике электронов в энергетических зонах полупроводника известно, что концентрация электронов в зоне проводимости равна:
| n = NС * exp ( - (ЕС - ЕП) / kT), | (12а) | |
| n = NС * exp ( - F / kT), | (12б) |
где NC – эффективная плотность состояний в зоне проводимости полупроводника.
При отсутствии внешнего напряжения, вблизи границы F = EС − EП = ϕМ Поэтому концентрация свободных электронов в полупроводнике у самой границы (при x = 0):
| n s = NС * exp ( - ϕМ / kT). | (13) |
Как видно из рис. 2а и 2б, величина ns не изменяется при приложении внешнего напряжения любой полярности, так как около границы величина F = EC– EП= ϕМ от напряжения U не зависит. Напряженность электрического поля Es в полупроводнике около границы с металлом (при x = 0) равна
| E s = (U + Uк) / L. | (14) |
так как в этом случае поля, создаваемые внешним напряжением U и контактной разностью потенциалов UК складываются.
При U = 0 в состоянии динамического равновесия результирующий токj = jП - jМ = 0 . Из уравнений (11), (13) и (14) при U = 0 получим:
| Js = S * e *μ * ns * Es, | (15а) | |
| Js = S * e *μ * Ns * (Ux / L) * exp (-ϕМ / kT). | (15б) |
Эти уравнения определяют ток, создаваемый потоком электронов из полупроводника в металл под действием контактного поля EК = Uк / L . Но при равновесии jП = jМ . Последнее значит, что из металла в полупроводник течёт такой же электронный ток jМ , но он имеет диффузионную природу, так как в слое объёмного заряда n = n(x) – концентрация свободных электронов зависит от координаты. При подаче напряжения U из тех же уравнений (11), (13) и (14) получим, что диффузионный поток электронов из металла через барьерный слой в полупроводнике создает ток
| Js = S * e *μ * Ns * ((Uк + U) / L) * exp (-ϕМ / kT). | (16) |
Видно, что напряжение U увеличивает диффузионный ток (сравните уравнения (14) и (15)). Связано это с тем, что напряжение U изменяет вид распределения n(x). Однако обратный поток электронов из полупроводника в металл j изменяется из-за изменения высоты потенциального барьера со стороны полупроводника под влиянием напряжения U.
| JП = JМ * exp (e U / kT). | (17) |
В итоге результирующий ток j = j П − j М будет равен:
| J = JS * (exp (e U / kT) - 1), | (18) |
что по форме совпадает с уравнением (8), но только ток насыщения jS определяется не уравнением (9), а уравнением (16). Используя (3), получим:
| Js = S * e *μ * Ns * ((Uк + U) / L) * exp (- (eU + F) / kT). | (19) |
Рассмотренная теория получила название диффузионной теории. ВАХ, даваемая уравнением (16), показана на рис. 3 (кривая 2). Ток «насыщения» jS из (14) теперь зависит от приложенного напряжения, что часто наблюдается экспериментально.
В литературных источниках уравнение (19) принято представлять в виде:
| Js = S * e *μ * n0 * ((Uк + U) / L) * exp (- eUк / kT), где n0 = Ns * exp (- F / kT) (n0 – концентрация свободных электронов в глубине полупроводника (при x > L)). | (20) |
В заключение отметим, что слой объёмного заряда L получил название запирающего слоя, а потенциальный барьер – барьера Шоттки. Напряжение U > 0 называется прямым, а U < 0 – обратным. Поэтому соответственно говорят о прямых и обратных токах через контакт.
Одностороннюю проводимость контактов металл – полупроводник используют для изготовления полупроводниковых усилителей переменного тока. Для выпрямления технических токов низкой частоты (f = 50 Гц) широко применяют селеновые выпрямители, в которых запирающий слой образуется у границы слоя Se и металлического электрода. Металлический электрод обычно состоит из сплава различных металлов (например, Bi, Cd и Sn). Для выпрямления токов высокой частоты применяют германиевые и кремниевые «точечные» СВЧ-детекторы. К пластине полупроводника прижимается или приваривается металлическая проволока малого диаметра (микроны).
Контактные системы типа «металл – полупроводник» широко используют для создания быстродействующих нелинейных элементов, которые часто называются диодами Шоттки. В уравнениях (8) диодной теории и (17) диффузионной теории величины токов jП и js определяются при U → 0 . Воспользуемся уравнением вольт-амперной характеристики диффузионной теории и определим дифференциальное сопротивление p-n перехода при очень малых значениях напряжения.
| ln R = (eUк / kT) + lnA, где А = ln j0 + ln(Uк / L) + ln(kT / e). | (21) |
Графическая зависимость ln R – 1/Tпозволяет определить величину контактной разности потенциаловUк:
| (Δ ln R) / (Δ 1 / T) = eUк / k. | (22) |
Тангенс угла наклона экспериментальной зависимости ln R – 1/T , домноженный на параметр ke, дает значение Uк.
| Uк = ((k /e) * (Δ ln R)) / (Δ 1 / T) | (23) |
Если все величины имеют размерность системы СИ, то величина контактной разности потенциалов Uк выражена в вольтах.
Описание экспериментальной установки
Установка для определения контактной разности потенциалов представляет собой мостовую схему (рис. 4). В качестве нулевого прибора используется узкополосный усилитель, настроенный на частоту 50 Гц. На выходе этого усилителя включен ламповый индикатор настройки. Момент балансировки моста отмечается по максимальному раскрытию сектора индикатора. Температура измеряется контактным термометром. При прямом включении диода менять напряжение до 1 В. Переключатель выпрямителя должен находиться в положении 6 В. Напряжение регулируется потенциометром выпрямителя. При обратном включении диода менять напряжение до 100 В (при высоких температурах – до 70 0С) ручкой потенциометра на плате (4,7 МОм). Переключатель выпрямителя должен находиться в положении «300 В.»
Рис. 4. Мостовая схема измерения контактной разности потенциалов.
R1, R2 – эталонные сопротивления; 3 RМ – потенциометр Р33; R0 – Д2Ж (германиевый точечный диод)
studfiles.net
Вольт-амперная характеристика металлов. — Студопедия.Нет
Сила тока в проводниках по закону Ома прямо пропорциональна напряжению. Такая зависимость имеет место для проводников со строго заданным сопротивлением ( для резисторов).
Тангенс угла наклона графика равен проводимости проводника. Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению
где G - проводимость.
Но так как сопротивление металлов зависит от температуры, то вольт-амперная характеристика металлов не является линейной.
Билет 28
Магнитное поле — особый вид материи. Его источником является любое переменное электрическое поле.
Магнитное поле является силовым полем. Силовой характеристикой магнитного поля называют магнитную индукцию ( 
). Магнитная индукция — это некторная физическая величина, равная максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на единичный элемент тока: 
. Магнитное поле является вихревым полем. Для графического изображения магнитных полей вводятся силовые линии, или линии магнитной индукции, — это такие линии, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной. Направление силовых линий находится по правилу буравчика. Если буравчик ввинчивать по направлению тока в проводнике, то направление вращения рукоятки совпадет с направлением силовых линий.
Напряженность магнитного поля [H] – это отношение магнитной индукции к магнитной проницаемости среды
Билет 29
Закон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения вектора индукции магнитного поля, порождаемого постояннымэлектрическим током. Был установлен экспериментально в 1820 году Био и Саваром и сформулирован в общем виде Лапласом. Лаплас показал также, что с помощью этого закона можно вычислить магнитное поле движущегося точечного заряда (считая движение одной заряженной частицы током).
Билет 30
Если близко один к другому расположены проводники с токами одного направления, то магнитные линии этих проводников, охватывающие оба проводника, обладая свойством продольного натяжения и стремясь сократиться, будут заставлять проводники притягиваться Магнитные линии двух проводников с токами разных направлений в пространстве между проводниками направлены в одну сторону. Магнитные линии, имеющие одинаковое направление, будут взаимно отталкиваться. Поэтому проводники с токами противоположного направления отталкиваются один от другого.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 97; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ
studopedia.net
электрический ток в различных средах
на главную
Официальный сайт АНО ДО Центра "Логос", г.Глазов
http://logos-glz.ucoz.net/
ГОТОВИМСЯ К УРОКУ
Кинематика
Динамика
МКТ
Термодинамика
Электростатика
Электрический ток
Электрический ток в средах
Магнитное поле Электромагнитная индукция
Оптика
Методы познания
Электрический ток в различных средах немного о физике:
Электрическим током называют всякое упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток может проходить через различные вещества при определенных условиях. Одним из условий возникновения электрического тока является наличие свободных зарядов, способных двигаться под действием электрического поля.
Поэтому в этом разделе мы попытаемся установить, какие частицы, переносят электрический заряд в различных средах.
Электрический ток в металлах.
Металлы состоят из положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки и совокупности свободных электронов. Вне электрического поля свободные электроны движутся хаотически, подобно молекулам идеального газа, а потому рассматриваются в классической электронной теории как электронный газ.
Под действием внешнего электрического поля меняется характер движения свободных электронов внутри металла. Электроны, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия сил электрического поля.
Следовательно, электрический ток в металлах - это упорядоченное движение электронов.
Сила тока в металлическом проводнике определяется по формуле:
где I - сила тока в проводнике, e - модуль заряда электрона, n0 - концентрация электронов проводимости, 
- средняя скорость упорядоченного движения электронов, S - площадь поперечного сечения проводника.
Плотность тока проводимости численно равна заряду, проходящему за 1с через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению тока.
где j - плотность тока.
У большинства металлов практически каждый атом ионизирован. А так как концентрация электронов проводимости одновалентного металла равна
где Na - постоянная Авогадро, A - атомная масса металла, ρ - плотность металла,
то получаем что концентрация определяется в пределах 1028 - 1029 м-3.
Закон Ома для однородного участка цепи:
где U - напряжение на участке, R - сопротивление участка.
Для однородного участка цепи:
где ρУ- удельное сопротивление проводника, l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения проводника.
Удельное сопротивление проводника зависит от температуры и эта зависимость выражается соотношением:
ρу = ρоу ( 1 + α ∆Т )
где ρоу - удельное сопротивление металлического проводника при температуре Т =273К, α - термический коэффициент сопротивления, ∆Т = Т - То - изменение температуры.
Вольт-амперная характеристика металлов.
Сила тока в проводниках по закону Ома прямо пропорциональна напряжению. Такая зависимость имеет место для проводников со строго заданным сопротивлением ( для резисторов).
Тангенс угла наклона графика равен проводимости проводника. Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению
где G - проводимость.
Но так как сопротивление металлов зависит от температуры, то вольт-амперная характеристика металлов не является линейной.
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
Явление распада молекул солей, щелочей и кислот в воде на ионы противоположных знаков называют электролитической диссоциацией. Полученные в следствие распада ионы служат носителями заряда в жидкости, а сама жидкость становятся проводником.
Вне электрического поля ионы движутся хаотически. Под действием внешнего электрического поля ионы, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия сил электрического поля: катионы к катоду, анионы - к аноду.
Следовательно, электрический ток в растворах (расплавах) электролитов - это направленное перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.
Прохождение электрического тока через раствор электролита всегда сопровождается выделением на электродах веществ, входящих в его состав. Это явление называют электролизом.
При движении внутри электролитов ионы взаимодействуют с молекулами воды и другими ионами, т.е. электролиты оказывают некоторое противодействие движению, а, следовательно, обладают сопротивлением. Электрическое сопротивление электролитов зависит от концентрации ионов, величины заряда иона, от скорости движения ионов обоих знаков.
Сопротивление электролитов так же определяется по формуле:
где ρУ- удельное сопротивление электролита, l - длина жидкого проводника, S - площадь поперечного сечения жидкого проводника.
При увеличении температуры электролита уменьшается его вязкость, что ведет к увеличению скорости движения ионов. Т.е. при повышении температуры сопротивление электролита уменьшается.
Законы Фарадея.
1. Масса вещества, выделяемого на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду, прошедшему через электролит.
где m - масса вещества, выделяющегося на электроде, k - электрохимический эквивалент, q - заряд, прошедший через электролит.
2. Электрохимический эквивалент вещества прямо пропорционален его химическому эквиваленту.
где М- молярная масса вещества, F- постоянная Фарадея, z - валентность иона.
постоянная Фарадея численно равна заряду, который должен пройти через электролит, чтобы выделить из него массу вещества, численно равную химическому эквиваленту.
Объединенный закон Фарадея.
Электрический ток в газах.
При нормальных условиях газы состоят из нейтральных молекул, а поэтому являются диэлектриками. Так как для получения электрического тока необходимо наличие заряженных частиц, то молекулы газа следует ионизировать (оторвать электроны от молекул). Для ионизации молекул необходимо затратить энергию - энергию ионизации, количество которой зависит от рода вещества. Так, энергия ионизации минимальна для атомов щелочных металлов, максимальна - для инертных газов.
Ионизировать молекулы можно при нагревании газа, при облучении его различного рода лучами. Благодаря дополнительной энергии возрастает скорость движения молекул, нарастает интенсивность их теплового движения и при соударении отдельные молекулы теряют электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы.
Электроны, оторвавшись от молекулы могут присоединятся к нейтральным молекулам, образуя при этом отрицательно заряженные ионы.
Следовательно, при ионизации появляются три типа носителей зарядов: положительные ионы, отрицательные ионы и электроны.
Под действием внешнего электрического поля ионы обоих знаков и электроны движутся в направлении действия сил электрического поля: положительные ионы к катоду, отрицательные ионы и электроны - к аноду. Т.е. электрический ток в газах - это упорядоченное движение ионов и электронов под действием электрического поля.
Вольт- амперная характеристика газов.
Зависимость силы тока от напряжения выражена кривой ОАВС.
На участке графика ОА сила тока подчиняется закону Ома. При малом напряжении сила тока мала, т.к. ионы двигаясь с малыми скоростями рекомбинируют, не достигая электродов. При увеличении напряжения между электродами скорость направленного движения электронов и ионов возрастает, поэтому большая часть заряженных частиц достигает электродов, а, следовательно возрастает сила тока.
При определенном значении напряжения U1 все ионы имеют достаточные скорости и, не рекомбинируя, достигают электродов. Ток становится максимально возможным и не зависит от дальнейшего увеличения напряжения до значения U2. Такой ток называют током насыщения, и ему соответствует участок графика АВ.
При напряжении U2 в несколько тысяч вольт скорость электронов, возникающих при ионизации молекул, а следовательно, их кинетическая энергия значительно увеличиваются. И когда кинетическая энергия достигает значения энергии ионизации, электроны, сталкиваясь с нейтральными молекулами, ионизируют их. Дополнительная ионизация приводит к лавинообразному увеличению количества заряженных частиц, а следовательно и к значительному увеличению силы тока без воздействия внешнего ионизатора. Прохождение электрического тока без воздействия внешнего ионизатора называют самостоятельным разрядом. Такая зависимость выражена участком графика АС.
Электрический ток в вакууме.
В вакууме отсутствуют заряженные частиц, а следовательно, он является диэлектриком. Т.е. необходимо создать определенные условия, которые помогут получить заряженные частицы.
Свободные электроны есть в металлах. При комнатной температуре они не могут покинуть металл, т. к. удерживаются в нем силами кулоновского притяжения со стороны положительных ионов. Для преодоления этих сил электрону необходимо затратить определенную энергию, которая называется работой выхода. Энергию, большую или равную работе выхода, электроны могут получить при разогреве металла до высоких температур.
При нагревании металла количество электронов с кинетической энергией, большей работы выхода, увеличивается, поэтому из металла вылетает большее количество электронов. Испускание электронов из металлов при его нагревании называют термоэлектронной эмиссией. Для осуществления термоэлектронной эмиссии в качестве оного из электродов используют тонкую проволочную нить из тугоплавкого металла (нить накала). Подключенная к источнику тока нить раскаляется и с ее поверхности вылетают электроны. Вылетевшие электроны попадают в электрическое поле между двумя электродами и начинают двигаться направленно, создавая электрический ток.
Явление термоэлектронной эмиссии лежит в основе принципа действия электронных ламп: вакуумного диода, вакуумного триода.
Вакуумный диод Вакуумный триод
Вольт-амперная характеристика вакуумного диода.
Зависимость силы тока от напряжения выражена кривой ОАВСD.
При испускании электронов катод приобретает положительный заряд и поэтому удерживает возле себя электроны. При отсутствии электрического поля между катодом и анодом, вылетевшие электроны образуют у катода электронное облако.
По мере увеличения напряжения между анодом и катодом большее количество электронов устремляется к аноду, а следовательно сила тока увеличивается. Эта зависимость выражена участком графика ОАВ. Участок АВ является характеризует прямую зависимость силы тока от напряжения, т.е. в интервале напряжений U1 - U2 выполняется закон Ома.
Нелинейная зависимость на участке ВСD объясняется тем, что число электронов, устремляющихся к аноду, стает больше числа электронов, вылетающих с катода.
При достаточно большом значении напряжения U3все электроны, вылетающие с катода, достигают анода, и электрический ток достигает насыщения.
Так же в качестве источника заряженных частиц можно использовать радиоактивный препарат, испускающий α-частицы.Под действием сил электрического поля α-частицы будут двигаться, т.е. возникнет электрический ток.
Таким образом, электрический ток в вакууме может быть создан упорядоченным движением любых заряженных частиц (электронов, ионов).
Электрический ток в полупроводниках.
Полупроводники - вещества, удельное сопротивление которых убывает с увеличением температуры и зависит от наличия примесей и изменения освещенности. Удельное сопротивление проводников при комнатной температуре находится в интервале от 10-3 до 107 Ом ·м. Типичными представителями полупроводников являются кристаллы германия и кремния.
В этих кристаллах атомы соединены между собой ковалентной связью. При нагревании ковалентная связь нарушается, атомы ионизируются. Это обуславливает возникновение свободных электронов и "дырок"- вакантных положительных мест с недостающим электроном.
При этом электроны соседних атомов могут занимать вакантные места, образуя "дырку" в соседнем атоме. Таким образом не только электроны, но и "дырки" могут перемещаться по кристаллу. При помещении такого кристалла в электрическое поле электроны и дырки придут в упорядоченное движение - возникнет электрический ток.
Собственная проводимость.
В чистом кристалле электрический ток создается равным количеством электронов и "дырок". Проводимость, обусловленную движением свободных электронов и равного им количества "дырок" в полупроводниковом кристалле без примесей, называют собственной проводимостью полупроводника.
При повышении температуры собственная проводимость полупроводника увеличивается, т.к. увеличивается число свободных электронов и "дырок".
Примесная проводимость.
Проводимость проводников зависит от наличия примесей. Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорная примесь - примесь с большей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния донорной примесью является пятивалентный мышьяк. Четыре валентных электрона атома мышьяка участвуют в создании ковалентной связи, а пятый станет электроном проводимости.
При нагревании нарушается ковалентная связь, возникают дополнительные электроны проводимости и "дырки". Поэтому в кристалле количество свободных электронов преобладает над количеством "дырок". Проводимость такого проводника является электронной, полупроводник является полупроводником n-типа. Электроны являются основными носителями заряда, "дырки" - неосновными.
Акцепторная примесь - примесь с меньшей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния акцепторной примесью является трехвалентный индий. Три валентных электрона атома индия участвуют в создании ковалентной связи с тремя атомами кремния, а на месте четвертой незавершенной ковалентной связи образуется "дырка".
При нагревании нарушается ковалентная связь, возникают дополнительные электроны проводимости и "дырки". Поэтому в кристалле количество "дырок" преобладает над количеством свободных электронов. Проводимость такого проводника является дырочной, полупроводник является полупроводником p-типа. "Дырки" являются основными носителями заряда, электроны - неосновными.
p-n переход.
При контакте полупроводников p-типа и n-типа через границу происходит диффузия электронов из n-области в p-область и "дырок" из p-области в n-область. Это приводит к возникновению запирающего слоя, препятствующего дальнейшей диффузии. p-n переход обладает односторонней проводимостью.
При подключении p-n перехода к источнику тока так, чтобы p-область была соединена с положительным полюсом , а n-область - с отрицательным полюсом, появляется движение основных носителей зарядов через контактный слой. Этот способ подключения называют включением в прямом направлении.
При подключении p-n перехода к источнику тока так, чтобы p-область была соединена с отрицательным полюсом , а n-область - с положительным полюсом, толщина запирающего слоя увеличивается, и движение основных носителей зарядов через контактный слой прекращается, но может иметь место движение неосновных зарядов через контактный слой. Этот способ подключения называют включением в обратном направлении.
Принцип действия полупроводникового диода основан на свойстве односторонней проводимости p-n перехода. Основное применение полупроводникового диода - выпрямитель тока.
Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода.
Зависимость силы тока от напряжения выражена кривой АОВ.
Ветвь ОВ соответствует пропускному направлению тока, когда ток создается основными носителями зарядов, и при увеличении напряжения сила тока возрастает. Ветвь АО соответствует току, созданному неосновными носителями зарядов, и значения силы тока невелики.
nika-fizika.narod.ru
Вольт-амперная характеристика - контакт - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Вольт-амперная характеристика - контакт
Cтраница 1
Вольт-амперная характеристика контакта подчиняется при этом формуле ( 143) и, как уже говорилось ранее, является сверхнелинейной и может не иметь токов насыщения. [2]
Вольт-амперная характеристика контакта ( 134Л2) показывает, что при V 0 поток электронов из полупроводника в металл экспоненциально увеличивается. Ток при этом течет из металла в полупроводник. Это направление тока называется пропускным. [3]
Поэтому вольт-амперная характеристика контакта двух металлов всегда подчиняется закону Ома. [4]
Результирующая вольт-амперная характеристика контакта может быть получена суммированием характеристик для всех видов находящихся в растворе положительных и отрицательных ионов. Очевидно, что такая характеристика определяется в первую очередь химической природой тех ионов, для которых величины токов обмена имеют максимальное значение. [5]
Уравнения вольт-амперных характеристик контакта металл - полупроводник (58.8) и (58.9) и п - / / - перехода (58.35) дают практически одинаковую зависимость тока от приложенного напряжения. Та же зависимость получается и для физически сходного с п - / / - переходом контакта двух химически различных полупроводников с противоположными механизмами проводимости. Кроме того, сжатие и расширение запорного слоя и связанное с этим изменение емкости выпрямителя протекают во всех случаях качественно одинаково. Отсюда следует, что для относительно сложных слоев, образующихся вблизи металлических электродов, атомы которых могут диффундировать в полупроводник, изменяя его электрические свойства, нельзя сделать однозначного заключения о природе запорного слоя на основании измерения вольт-амперной характеристики и емкости. Результаты измерений качественно объясняются как теорией выпрямления на запорном слое контакта металл - - полупроводник, так и теорией выпрямления на запорном слое контакта электронного и дырочного полупроводников. [6]
На рис. 2.4 приведены вольт-амперные характеристики контакта металл-полупроводник согласно диффузионной и диодной теориям выпрямления. При внешнем напряжении, приложенном в прямом направлении, плотность тока согласно обеим теориям определяется экспоненциальной зависимостью от напряжения. [8]
Разность потенциалов, начиная с которой вольт-амперная характеристика контакта становится нелинейной, зависит от ширины потенциального барьера и при ее возрастании увеличивается. [9]
Из рис. 57 видно, что вольт-амперная характеристика контакта металла с электролитом имеет растянутую пологую часть, которая соответствует очень низкой плотности результирующего тока. Это означает, что при малых разностях приложенных потенциалов сопротивление контакта rs весьма. [11]
Соответственно этим двум предположениям можно построить две теории вольт-амперной характеристики контакта металл-полупроводник, носящие название диффузионной и диодной теорий. Конечные формулы обоих теорий существенно не отличаются, и поэтому мы рассмотрим только более простую диодную теорию, весьма напоминающую теорию диода в режиме начальных токов, для случая электронного полупроводника. [12]
Для р - Si эти рассуждения обратны, и вольт-амперная характеристика контакта будет нелинейной в случае, когда работа выхода металла меньше работы выхода кремния. [13]
С его помощью можно легко измерить прямую и обратную ветви вольт-амперной характеристики контакта. Чувствительность метода зависит от геометрических параметров головки и зондов, используемых в схеме измерений, и, вероятно, от наличия на поверхности между контактами электропроводящих пленок. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Вольт-амперная характеристика - контакт - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Вольт-амперная характеристика - контакт
Cтраница 2
Электрическими параметрами контактов в микросхеме являются: величина переходного сопротивления, вольт-амперная характеристика контакта и напряжение токовых шумов, вносимых контактами. При этом величина переходного сопротивления и нелинейность вольт-амперной характеристики должны быть минимальны, а напряжение шумов контактов не должно превышать напряжения шума, создаваемого резистивными элементами. [16]
Проверка качества контактов осуществляется с помощью различных характериографов, позволяющих измерять или наблюдать на экране осциллографа вольт-амперную характеристику контакта. Качество контакта проверяют также измерением переходного сопротивления. Эту величину определяют по падению напряжения в месте контакта. При переходе с металла на полупроводник наблюдают скачок потенциала. [17]
Рассмотрим зависимость плотности протекающего через контакт тока от разности приложенных к нему потенциалов. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой контакта. [18]
Из полученных формул и приведенных рисунков видно, что вольт-амперная характеристика для какого-либо одного сорта ионов качественно не отличается от вольт-амперной характеристики р - п или п - р переходов. С другой стороны, суммарная вольт-амперная характеристика контакта металл - электролит принципиально отличается от указанных характеристик. Действительно, при любой полярности, приложенной к контакту разности потенциалов, мы имеем дело с возникновением прямого тока, плотность которого очень резко зависит от величины AU. Иными словами, суммарную вольт-амперную характеристику контакта металл-электролит можно сравнивать с вольт-амперной характеристикой включенных параллельно р - п и п - р переходов. [19]
В предыдущем параграфе мы видели, что везде за пределами слоя пространственного заряда концентрации носителей в соприкасающихся телах сохраняют постоянное значение и потому являются известными величинами. Отсюда следует, что для определения вольт-амперной характеристики контакта остается выяснить вопрос о высоте и форме потенциального барьера, возникающего на границе соприкасающихся тел. [20]
При этом нелинейные свойства контакта проявляются, начиная с очень небольших значений разности приложенных потенциалов. В случае, когда ширина потенциального барьера во много раз превосходит длину свободного пробега электронов, вольт-амперная характеристика контакта является линейной вплоть до очень высоких значений разности приложенных потенциалов. [21]
Это уравнение совпадает с (7.29): усредненное фазовое уравнение для автоколебаний под действием силы совпадает с уравнением передемпфированного ротатора с постоянным моментом силы. Для контакта Джозефсона Г2 пропорциональна напряжению У, а X - току, поэтому рис. 7.4 Ь дает вольт-амперную характеристику контакта. [22]
При замыкании контактов возникает явление, называемое ф р и т - тингом. Если на контактах с изолирующей пленкой поднимать напряжение, то переходное сопротивление, измеряемое в начале мегаома-ми, будет быстро уменьшаться. Вольт-амперная характеристика контакта в этом состоянии аналогична соответствующей характеристике полупроводниковых материалов. [24]
Электрическое поле внешнего на пряжения, совпадающее по направлению с внутренним полем, в случае запирающего слоя увеличивает ширину области пространственного заряда, а противоположно направленное поле уменьшает ее. Таким обра зом, при образовании обедненного слоя получается выпрямляющий переход металл-полупроводник. Вольт-амперная характеристика контакта металл - полупроводник в этом случае имеет вид, схожий с вольт-амперной характеристикой р-п-перехода. [26]
Средняя частота вращений имеет простой физический смысл: согласно (7.70) она пропорциональна постоянному напряжению на контакте. Стационарное состояние ротатора ( т.е. Ф 0) соответствует нулевому напряжению, а при вращении напряжение не равно нулю. Синхронизованному вращению соответствуют, как будет показано ниже, ступеньки на вольт-амперной характеристике контакта. [27]
В общем случае туннельный элемент в реальном джозефсо-новском контакте зашунтирован емкостью, которая приводит к гистерезису вольт-амперной характеристики. Это весьма нежелательное явление в таких устройствах, как сквид, и от него обычно избавляются путем шунтирования контакта подходящим сопротивлением R. Вольт-амперная характеристика резистивно-зашунтированного контакта ( RSJ) широко используется в различных расчетах. [28]
Из полученных формул и приведенных рисунков видно, что вольт-амперная характеристика для какого-либо одного сорта ионов качественно не отличается от вольт-амперной характеристики р - п или п - р переходов. С другой стороны, суммарная вольт-амперная характеристика контакта металл - электролит принципиально отличается от указанных характеристик. Действительно, при любой полярности, приложенной к контакту разности потенциалов, мы имеем дело с возникновением прямого тока, плотность которого очень резко зависит от величины AU. Иными словами, суммарную вольт-амперную характеристику контакта металл-электролит можно сравнивать с вольт-амперной характеристикой включенных параллельно р - п и п - р переходов. [29]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Какой график представляет собой вольт-амперную характеристику металла при R неравно const. ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА! ОПИШИТЕ
Вопрос несколько не корректен. Вы должны уточнить : какого металла ; чем вызвано R≠const ; и много прочих факторов.. Вот вам ВАХ вольфрама при большой плотности тока на сечение. Он тоже, как известно - металл... И прочие металлы будут иметь ≈ сходную кривулину. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/62604757_8b3290fea535f6a6eb936ccd929f7665_800.gif" data-lsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/62604757_8b3290fea535f6a6eb936ccd929f7665_120x120.gif" data-big="1">
Если R=/=const, то всё,что можно сказать про его ВАХ - это что она не линейна. Всё.
Все зависит от того, в какую сторону меняется R. А дальше закон Ома.
touch.otvet.mail.ru
Вольт-амперная характеристика - Справочник химика 21
| Рис. 4.1. Вольт-амперная характеристика газового разряда |  |
| Рис. 43. Вольт-амперная характеристика выпрям.пяю щего контакта (/) и цепи, составленной из выпрямляющего контакта и постоянного сопротивления (II). |  |
Возникновение дугового разряда при изменении силы тока в разрядном промежутке при низком давлении (133,3 Па) отмечено точкой на статической вольт-амперной характеристике (рис. 4.1). Распределение электрического потенциала между электродами при горении дуги неравномерно (рис. 4.2), поэтому в пространстве катод I - анод 2 выделяют три характерных области анодного падения напряжения I, столба II и катодного падения III (рис. 4.2). Дуга отличается малым 80 [c.80]
Влияние токовой нагрузки на разрядное напряжение изучают, сняв вольт-амперную характеристику (см. работу 37) [c.241]
Нелинейность вольт-амперных характеристик обусловлена поверхностными свойствами фаз, разным типом проводимости в поверхностном слое и в массе вещества. [c.75]
Логарифмирование. Так как связь между используемыми в аналитических целях измеряемыми величинами и концентрацией в некоторых методах анализа является логарифмической, для облегчения их обработки осуществляется логарифмирование этих величин в самом аналитическом приборе. (Для этого в простейшем случае используют приборы с логарифмической шкалой). При электронном преобразовании измеренной величины используют или логарифмический потенциометр с полупроводниковым диодом с логарифмической вольт-амперной характеристикой, или логарифмический участок характеристики регулирующей лампы. [c.449]
Вариант I. Получение вольт-амперной характеристики аккумулятора [c.237]
Вольт-амперная характеристика, или кривая зависимости напряжение — ток , позволяет судить о работоспособности аккумулятора в широком интервале токовой нагрузки, а также дает возможность рассчитать внутреннее электрическое сопротивление аккумулятора на различных стадиях разряда. [c.237]
Сущность работы сводится к разряду ступенчатым режимом предварительно заряженного аккумулятора. Зная среднее разрядное напряжение, отвечающее той или иной токовой нагрузке, строят вольт-амперную характеристику аккумулятора, причем ток откладывают по оси абсцисс. Ступенчатый режим разряда, [c.237]
Используя вольт-амперную характеристику дугового разряда постройте график изменения мощности дуги в зависимости от тока в интервале 2—10 а. [c.65]
Измерение энергетических характеристик активных частиц плазмы в разрядной камере в виде вольт-амперной характеристики можно осуществлять методом двойного зонда. [c.112]
Универсальная установка А1612.У4 "Киев-4 для плазменного напыления состоит из источника питания, плазмотрона, газоприготовительной станции и порошкового дозатора дискового типа. Источник питания имеет три регулируемые ступени силы тока дуги (100, 200, 300 А). В установках использованы горелки ПГ-1Р и ПГ2Р, характеристики которых соответствуют вольт-амперным характеристикам источника питания вспомогательной и основной дуг. В качестве плазмообразующих газов применяют дешевые смеси метана (пропана, бутана) с воздухом, что повышает мощность установки и снижает стоимость процесса напыления. [c.59]
Вольт-амперная характеристика цепи с выпрямляющим контактом. Рассмотрим теперь вольт-амперную характеристику цепи, которая составлена из постоянного сопротивления R и соединенного с ним последовательно выпрямляющего контакта г (Аи). [c.168]
На рис. 33 приведена вольт-амперная характеристика дугового разряда, [c.59]
Рассмотрим зависимость плотности протекающего через контакт тока от разности приложенных к нему потенциалов. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой контакта. Под понятием контакт мы будем подразумевать область, ограниченную слоями пространственного заряда в обоих соприкасающихся телах. [c.160]
В предыдущем параграфе мы видели, что везде за пределами слоя пространственного заряда концентрации носителей в соприкасающихся телах сохраняют постоянное значение и потому являются известными величинами. Отсюда следует, что для определения вольт-амперной характеристики контакта остается выяснить вопрос о высоте и форме потенциального барьера, возникающего на границе соприкасающихся тел. [c.160]
Вольт-амперная характеристика контакта. Определим на основе сказанного выше вольт-ампер ную характеристику контакта. Если потенциальный барьер на границе раздела имеет простейшую [c.162]
Из формулы (141) и построенной по ней вольт-амперной характеристики (рис. 43, кривая /) видно, что, начиная с небольших обратных напряжений ( кТ), обратный ток контакта стремится к постоянному пределу, или, как говорят, насыщается. Плотность тока насыщения равна [c.164]
При ЭТОМ вольт-амперная характеристика рассматриваемого контакта выражается следующей формулой [c.165]
Из сказанного выше следует, что вольт-амперная характеристика контакта должна зависеть от ширины потенциального барьера, т. е. от эффективной толщины слоев пространственного заряда. В том случае, когда ширина барьера не превышает длины свободного пробега электронов, т. е. 0,1 мк ( 10 л , переход электронов через контакт осуществляется в одну стадию и вольт-амперная характеристика описывается формулой (141). При этом нелинейные свойства контакта проявляются, начиная с очень небольших значений разности приложенных потенциалов. В случае, когда ширина потенциального барьера во много раз превосходит длину свободного пробега электронов, вольт-амперная характеристика контакта является линейной вплоть до очень высоких значений разности приложенных потенциалов. [c.168]
Поэтому при больших прямых токах вольт-амперная характеристика цепи становится почти линейной и определяется величиной постоянного сопротивления Н (см. рис. 43, кривая II). [c.168]
С другой стороны, в области обратных напряжений величина тока в цепи не может быть больше тока насыщения контакта и в данном случае вольт-амперная характеристика цепи практически совпадает с вольт-амперной характеристикой контакта (см. рис. 43). [c.168]
Таким образом, выпрямляющее действие контакта, обладающего нелинейной вольт-амперной характеристикой, зависит от плотности протекающего через него тока, т. е. от свойств электрической цепи. Если сила тока в цепи во много раз больше тока насыщения, то контакт будет работать, как выпрямитель. При малой величине протекающего по цепи тока, близкой к уровню тока насыщения, выпрямляющее действие контакта ничтожно. [c.169]
Невыпрямляющие контакты. Контакты, не влияющие на вольт-амперную характеристику цепи, называются невыпрямляющими. Если на границе раздела соприкасающихся тел отсутствует потенциальный барьер, то такой контакт ничем не отличается от произвольно выбранного однородного участка электрической цепи и поэтому всегда будет невыпрямляющим. Следует отметить, что в качестве невыпрямляющих контактов часто применяются контакты с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Необходимым условием для использования таких контактов в указанных целях является высокий уровень их токов насыщения. Отсюда следует, что невыпрямляющие контакты с нелинейной вольт-амперной характеристикой должны обладать либо большой площадью, либо большой плотностью токов насыщения. [c.169]
Нелинейная вольт-амперная характеристика контакта связана с существованием потенциального барьера на границе раздела соприкасающихся тел. [c.169]
Разность потенциалов, начиная с которой вольт-амперная характеристика контакта становится нелинейной, зависит от ширины потенциального барьера и при ее возрастании увеличивается. [c.169]
Итак, р — п переход обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой с малым уровнем токов насыщения. Как мы уже видели (см. 27), такой переход может быть использован для выпрямления или детектирования сигналов переменного тока. [c.173]
Зависимость вольт-амперной характеристики р—п перехода от скорости рекомбинации. Формула (146) для результирующего тока р — п перехода выведена в предположении существования двух независимых токов, протекающих по валентной зоне и зоне проводимости обоих соприкасающихся кристаллов. На самом деле, перенос электрического заряда в кристалле р типа осуществляется в основном за счет движения электронов по валентной зоне, а в кристалле п типа — за счет соответствующего движения по зоне проводимости. Прохождение тока через р — п переход должно сопровождаться поэтому переносом электронов между указанными зонами. Напомним, что переход электронов из зоны проводимости в валентную зону называется процессом рекомбинации, а обратный ему процесс называется генерацией (см. 24). Если бы скорости этих процессов равнялись нулю, то прохождение тока через р — п переход стало бы невозможным. Действительно, при выводе формулы результирующего тока мг >1 предполагали, что концентрации неосновных носителей на некотором расстоянии от границы раздела являются постоянными и не зависят от плотности протекающего через контакт тока. Последнее возможно только в том случае, когда скорости возникновения и исчезновения носителей на данном участке электрической цепи совпадают. Исчезновение неосновных носителей может происходить или за счет процесса рекомбинации, или за счет их удаления через невыпрямляющие контакты крип областям рассматриваемого перехода. [c.174]
В граничных слоях индивидуальных органических кислот насыщенного ряда наблюдаются нелинейные вольт-амперные характеристики и кулон-вольтные характеристики с гистерезисной петлей, свойственные сегнетоэлектрикам, имеющим доменную структуру, а также аномально высокая проводимость, соответствующая П01 порядку величины нижнего предела проводимости у металлов. [c.72]
Результаты исследований кулон-вольтных и вольт-амперных характеристик слоев органических жидкостей между металлическими электродами выявили сегментно-электрические свойства и доменную структуру граничных слоев органических жидкостей. Кроме того, было установлено, что смазка, граничные слои которой имеют лучшую проводимость и сохраняют эти свойства при больших толщинах, формирует более прочные граничные слои. [c.75]
Для сварки в среде углекислого газа применяют следующие источники постоянного тока преобразователи ПСО-ЗОО, ПС-500-3, ПС-500 и ПСМ-1000, предназначенные для питания сварочной дуги при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом сварочные преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500 и ПСУ-500 с жесткой вольт-амперной характеристикой, специально разработлн- [c.97]
Анализ основан на зависимости вольт-амперной характеристики гальванического элемента (электрохимической ячейки) от концентрации определяемого компонента в газовой смеси, находящейся в динамическом равновесии с электрохимической системой ячейки и определяющей значение окислительно-восстановн-тельного потенциала раствора электролита и течение электродных процессов. На этой зависимости базируются две группы методов определения концентрации компонентов смесей газов и паров 1) с приложением внешнего поляризующего напряжения к электродам ячейки и 2) без него (с внутренним электролизом). [c.612]
Полученные экспериментальные данные в виде вольт-амперных характеристик, зарегистрированных при различном давлении (в пределах от 10 до 150 Topp) и концентрации метана (в пределах от 0,5 до 25%), позволили установить эмпирическую формулу, описывающую их взаимосвязь с межэлектродным напряжением и током разряда. Указанные экспериментальные данные были проанализированы в сравнении с результатами исследования фазового состава, структурных характеристик и других свойств ГФХО пленок, методами комбинационного рассеяния света, электронной микроскопии, катодолюминесценции и др. [c.197]
Режим разряда имеет некоторые особенности. Во-первых, для того, чтобы устранить влияние на вольт-амперную характеристику нестабильного начального участка разрядной кривой, аккумулятор предварительно разряжают током 0,5 С ом до достижения стабильного напряжения. На это затрачивается до 25 % разрядной емкости. Во-вторых, после проведения ступенчатого разряда от 0,1 до 1,5 С и обратно аккумулятор доразряжают током порядка 0,5 Сном. Доразряд предпочтительнее проводить на внешнее электросопротивление, соответственно упростив электрическую схему, во избежание переполюсования аккумулятора. [c.238]
При расчете разрядной емкости и энергии (см. табл. 37.1) берется сумма значений, полученных при предварительном и ступенчатом разряде и доразряде. При построении вольт-амперной характеристики используют данные как при повышении, так и снижении разрядного тока с обсуждением причин их некоторого различия. [c.238]
Снятие вольт-амперной характеристики. Снятие вольт-амперной кривой гексацианоферрата(П) калия проводят при анодной поляризации электрода следующим образом. В стакан для титрования 6 (см. рис. 22.5) наливают 1 мл K4[Fe( N)6], 10 мл K2SO4 и погружают в сосуд подготовленный по п. 1 платиновый электрод 7. В другой стакан 4, содержащий насыщенный раствор КС1, опускают капилляр насыщенного каломельного электрода 3. Оба стакана соединяют мостиком 5 из фильтровальной бумаги, пропитанной раствором КС1. Включают мешалку-электрод 7 и проводят измерения, изменяя с помощью реохорда 13 потенциал электрода от О до 2 В через 0,2 В и записывая каждый раз показания микроамперметра 11. Строят фафик зависимости диффузионного тока от напряжения и находят потенциал, при котором достигается постоянный диффузионный ток. [c.276]
Свечение в иолом катоде является одной из форм тлеющего разряда. Оно возникает прп небольшом давлении рабочего га.за (от нескольких единиц до 20 мм рт. ст.) в полости в виде полого цилиндра, который является катодом, прн паложенни поте1щиала (рис. 3.30). В цилиндрическом катоде образуется аномально тонкий прикатодный слой, в котором сосредоточено все падение напряжения. Вольт-амперная характеристика полого катода приведена на рис. 3,31. [c.66]
В случае, когда потенциальный барьер на границе раздела имеет сложную форму и состоит из нескольких последовательно расположенных барьеров, для определения вольт-амперной характеристики контакта следует воспользоваться формулой (40). Сравнивая между собой рис. 8 и рис. 41 и вспоминая определение, данное в 5 величине -ш, мы приходим к выводу, что энергия активации совпадает с высотой одного из последовательно расположенных барьеров и поэтому может зависеть от разности приложенных к контакту потенциалов. Для определения такой зависимости необходимо знать закон, по которому распределяется разность потенциалов между соприкасаюш,имися телами. В обш,ем случае этот закон является весьма сложным и поэтому мы запишем величину — ю как неизвестную функцию от Аи [c.165]
Итак, при существованииП1а границе раздела соприкасающихся гел потенциального барьера, вольт-амперная характеристика контакта является нелинейной и принципиально отличается от за-620 [c.165]
Необходимо, однако, заметить, что нелинейная вольт-амперная характеристика контакта объясняется не только существованием потегщиального барьера, но и определенным механизмом прохождения электронов через этот барьер. Действительно, при выводе формул (35) и (38) в 5 мы считали, что переход частиц через барьер простейшей формы происходит в течение одной элементарной стадии (или акта). Если такой переход осуществляется в течение нескольких последовательных стадий, полученные формулы [c.166]
chem21.info
