L195 - Fizika - Fizika čvrstog stanja - Milica Milosavljević - Slavoljub Radulović

1. FIZIKA CVRSTOG STANJA
UČENIK: Milica Milosavljević
PROFESOR: Slavoljub Radulović
Škola : Aleksinačka gimnazija
Aleksinac

2. Cvrsta tela se dele na kristalna I amorfna.
Kristalna tela mogu biti: MONOKRISTALI,(materijali kod kojih su
cestice ravnomerno rasporedjene po celoj zapremini)
POLIKRISTALI,(cvrsta tela sastavljena od
medjusobno sraslih monokristala)

3. Amorfna cvrsta tela (staklo,smole,plastike):
- nemaju pravilnu strukturu u prostoru
- nemaju odredjenu temperaturu topljenja

4. Elektricna I toplotna provodljivost metala
Prva teorija koja je pokusala da objasni elektricnu I
toplotnu provodljivost metala,bio je MODEL
ELEKTRONSKOG GASA
Po ovoj teoriji,u metalima postoji veliki broj slabo
vezanih slobodnih elektrona,koji se slobodno krecu
unutar metala.
-Mnoge osobine metala je ovaj model dobro
objasnjavao,ali su mnogi problemi ostali ne reseni.
-Te probleme je resila KVANTNA MEHANIKA

5. Slobodni elektroni se posmatraju kao cestice za koje vaze zakoni
kvantne fizike.
Ne mogu imati bilo koji iznose energije,vec samo odredjene nivoe.
Ovaj model unapredio je Fermi,koji elektrone vezane unutar
atoma,posmatra kao da su u potencijalnoj jami-pocev od najnizeg.
Na svakom nivou mogu postojati po 2 elektrona
Nivoi se popunjavaju do najviseg,koji se naziva Fermijev nivo.
Nivoi sa visom energijom ucestvuju u provodjenju struje.

6. Pri dovodjenju energije kristalnoj resetki,dolazi do povecanja brzine
I amplitude oscilovanja atoma u cvorovima kristalne resetke.
Ta energija oscilovanja je kvantovana,a kvanti energije su FONONI
Elektroni se pobudjuju apsorbovanjem jednog ili vise fonona.

7. U kvantnoj mehanici,elektricni otpor je dobro objasnjen kao rezultat
interakcije elektrona I fonona.
Ovaj model nije mogao dobro da objasni eksperimentalne podatke u
oblasti niskih temperatura-SUPERPROVODLJIVOST.
Eksperiment je utvrdio da neki provodnici naglo gube elektricni otpor
ako se ohlade ispod neke kriticne temperature.
Ti materijali su superprovodnici.
Pojavu superprovodljivosti su objasnili Bardin Kuper I Slifer.
Ideja ove teorije je da se na niskim temperaturama elektroni
zdruzuju u elektronske parove. Imaju ukupan spin 0.
Osnovni su nosioci struje u superprovodnicima.

8. Primeri superprovodnika su:
-lebdenje(levitacija)
-super-brzi vozovi

9. Zonska teorija kristala
Kod atoma se javljaju energijske zone,sastavljene od niza
energetskih nivoa.

10. Svaka energetska zona ima odredjenu
sirinu,koja zavisi od rastojanja medju
atomima,kao I od udaljenosti nivoa od jezgra.
Sto su nivoi udaljeniji-sirina je veca.
Energetske zone su razdvojene oblastima koje
se nazivaju ZABRANJENE ZONE.
One mogu biti razlicito popunjene elektronima.
Poslednja zona u kojoj se elektroni nalaze u
vezanom stanju,je VALENTNA ZONA.
Zona u kojoj elektroni mogu da se krecu
slobodno je PROVODNA ZONA.

11. Kod provodnika(metala),provodna I valentna zona se preklapaju,I to
objasnjava dobru elektricnu provodljivost metala.
Kod poluprovodnika I izolatora,izmedju valentne I provodne zone
postoji zabranjena zona. Kod izolatora je sirina zabranjene zone
6-10 ev,a kod poluprovodnika moze biti I manja od 1 ev.

12. Poluprovodnici
To su elementi 4. grupe
Sirina zabranjene granice im je izmedju 1,-2
Predstavnici su silicijum (Si) I germanijum (Ge)

13. Svaki atom gradi veze sa 4 susedna atoma,zahvaljujuci kovalentnim
vezama.
U cistom poluprovodniku,mali je broj nosioca naelektrisanja,pa su
oni losi provodnici elektricne struje.

14. Ako se doda neki 5-valentni ili 3-valentni atom u kristalnu
resetku,nastaje p ili n-provodnik
Kada supljine nastaju pri izgradnji kristalne resetke,nastaje
poluprovodnik p tipa.
-ima primesnu provodnost
-sopstvenu provodnost

15. Poluprovodnik n tipa nastaje kada se doda neki 5-valentni elektron
Dominantna je primesna provodljivost,a postoji I sopstvena
Dominantni su negativni nosioci naelektrisanja
Atom koji daje elektrone je donor(davalac)-dominantna je donorska
provodljivost
Atom koji prima elektrone je akceptor

16. Poluprovodnicka dioda
Kada je p-poluprovodnik prikljucen
na +,a n na -,za p-n spoj se kaze da
je direktno polarisan u + smeru.
Kada je obrnuto,razlika potencijala
se povecava u prelaznoj oblasti.
Spoljasnje I kontaktno polje imaju
isti smer. P-n sloj je polarisan u
negativnom smeru,pa ne provodi el.
struju.
Osnovno svojstvo poluprovodnika p
I n tipa,je da propustaju el. struju
samo u jednom smeru.
Zato se p I n sloj naziva
poluprovodnicka dioda.
Ako se ukljuci u kolo naizmenicne
struje,el. struja ce proticati samo
kada je n poluprovodnik na -,a p na
+ potencijalu.
Ukoliko je suprotno-struja nece
proticati

17. Grecov spoj -kod punjaca za mobilni
-

18. Tranzistori
Tranzistor moze da sluzi kao
prekidac u kolu.
U p-n-p tranzistoru glavni
nosioci struje su supljine.
Za n-p-n…Kada se tranzistor
ukljuci u strujno
kolo,uspostavlja se bazna
struja.Baza je vrlo tanka I
koncentracija atoma donora u
emitoru veca je od
koncentracije atoma akceptora
(supljina) u bazi
Tranzistor ovog tipa moze da
deluje kao promenjljivi
elektricni otpornik,ciji se otpor
regulise pomocu bazne struje.
Omogucuje da se pomocu
slabe(bazne) struje,upravlja
jakom strujom.