Тема 5. Основные свойства и характеристики проводниковых материалов

Удельное сопротивление или удельная проводимость проводников. Физические основы электропроводности проводников. Теплопровод­ность металлов. Термоэлектродвижущая сила. Температурный коэффи­циент линейного расширения проводников. Механические свойства проводников. Криопроводимость и сверхпроводимость. Поверхностный эффект.

Рекомендуемая литература: [1, с. 32-34]. [2, с. 205-229].

Методические указания

Необходимо изучить физические основы электропроводности про­водников. Изучить зависимость удельного сопротивления металлов от температуры, изменение удельного сопротивления металлов при де­формациях. Усвоить изменение удельное сопротивление сплавов от их компонентного состава. Изучить механизмы возникновения поверхно­стного эффекта, крио- и сверхпроводимости.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Описать характер изменения подвижности свободных носите­лей зарядов в металлических проводниках при изменении температуры.

2. Дать определения проводимости и удельного сопротивления. Назвать единицы измерения.

3. Описать характер изменения электропроводности проводников при изменении температуры.

4. Описать явление криопроводности.

5. Описать явление сверхпроводимости.

6. Описать характер изменения сопротивления проводников при всестороннем сжатии.

7. Что характеризует температурный коэффициент удельного со­противления?

8. Описать характер изменения сопротивления проводников при всестороннем растяжении?

9. Описать характер изменения сопротивления проводников при механической обработке (волочение, резание)?

10. Описать поверхностный (скин-) эффект в проводниковых мате­риалах.

11. Указать условия возникновения термо-ЭДС в проводниковых материалах?

12. Описать влияние примесей на величину электропроводности проводниковых материалов?

13. Описать принцип работы проводниковой термопары?

Тема 6. Классификация проводниковых материалов

Классификация проводниковых материалов по характеру примене­ния в технике. Металлы и сплавы с высокой проводимостью. Металлы и сплавы с высоким удельным сопротивлением, Металлы и сплавы раз­личного назначения.

Рекомендуемая литература: [1, с. 43-50]. [2, с. 198-205].

Методические указания

Необходимо изучить основные физические свойства проводнико­вых материалов различного назначения. Усвоить область применения материалов. Усвоить основные свойства и характеристики материалов термопар, пропоев.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дать классификацию проводниковых материалов по области применения.

2. Какие материалы можно использовать для изготовления прово­лочных резисторов и почему?

3. Какие проводниковые материалы используются для изготовле­ния электронагревательных элементов?

4. Описать требования и указать основные материалы, применяе­мые для изготовления скользящих контактов.

5. Описать требования и указать основные проводниковые мате­риалы, используемые в электровакуумной технике.

6. Указать назначение и дать краткую характеристику припоям.

Тема 7. Физические процессы в полупроводниках

Классификация полупроводниковых материалов, основные свойст­ва и характеристики. Собственные и примесные полупроводники. Элек­тропроводности полупроводниковых материалов. Изменение свойств полупроводников под действием внешних воздействующих факторов.

Рекомендуемая литература: [1, с. 52-63]. [2, с. 43-51].

Методические указания

Необходимо изучить физические основные электропроводности полупроводников. Усвоить механизмы основных физических процессов в полупроводниках. Изучить способы получения полупроводников п и р типов.

Усвоить зонные диаграммы для примесных и собственных полу­проводников. Изучить зависимость удельного сопротивления полупро­водников, подвижности и концентрации свободных носителей заряда от температуры. Изучить зависимость электрического сопротивления по­лупроводника от напряженности электрического поля.

Вопросы и задания для самоконтроля

1.Какие вещества относятся к полупроводникам?

2. Какие типы химических связей характерны для полупроводни­ковых материалов?

3. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в собственном полупроводнике.

4. Перечислите основные типы полупроводниковых материалов?

5. Какие примеси являются донорными, а какие - акцепторными?

6. Дать описание зонной структуры полупроводника примесного типа.

7. Какие типы свободных носителей зарядов характерные для по­лупроводниковых материалов?

8. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в донорном полупроводнике.

9. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в акцепторном полупроводнике.

10. Как соотносятся энергии активации собственного и примесного полупроводников? Поясните на зонных диаграммах.

п. Опишите характер изменения подвижности свободных носите­лей зарядов в полупроводнике при изменении температуры.

12. Опишите характер изменения концентрации свободных носите­лей зарядов в примесном полупроводнике при изменении температуры.

13. Опишите характер изменения электропроводности в собствен­ном полупроводнике при изменении температуры.

14. Опишите характер изменения электропроводности в примесном полупроводнике при изменении температуры.

15. Опишите характер изменения электропроводности в полупро­воднике при изменении напряженности электрического поля.

16. Опишите физическую сущность туннельного эффекта.