Răspunsuri - subiecte de promovare materiale electrotehnice

1. Ce este o retea cristalina ideala? Definirea defectelor de retea. Expresia concentratiei de defecte Schottky.

Raspuns:

O retea cristalina ideala reprezinta o reproducere la mare distanta a unitatii structurale. (atom, ion, molecula sau grupuri de atomi) la 0 K.

Orice abatere de la structura ideaa a retelei cristaline este un defect de retea.

Concentratia de defecte Schottky: , unde:

- -concentratia de noduri

- -energia medie necesara unui defect Schottky [J]

-k-constanta lui Boltzman

-T-temperatura [K]

2. Importanta undei asociate electronului

Raspuns:

Conform principiului de Brogle fiecarei unde I se asociaza o microparticula si fiecarei microparticule I se asociaza o unda.

3. Teoriile electronilor legati, liberi si cvasiliberi: ipoteze de plecare si informatiile finale privind valorile energiei electronilor.

Raspuns:

Electronii legati -nu se deplaseaza in interstitii

-au stari care se presupun a fi descrise de functii de unda Hestler

-energia electronilor puternic legati este situata doar in benzile permise

Electronii liberi -se considera electronii care au parasit atomii si se deplaseaza in interstitii care formeaza gazul electronilor liberi

-nu interactioneaza cu ionii pozitivi din retea

-se deplaseaza in cristal

-energia unui electron liber variaza parabolic cu numarul de unde (nr de unde ia doar valori discrete)

Electronii cvasiliberi -interactioneaza cu ionii din nodurile retelei

-starile lor sunt descrise de functia de unda Bloch

-au valori constante in interstitii si valori mai mari in vecinatatea nodurilor

4. Care sunt electronii din cristale ce pot participa la procesul de conductie electrica?

Raspuns:

Electronii care pot participa la procesul de conductie electrica sunt aceia care au energia cuprinsa in intervalul limita fermi.

5. Care este structura benzilor de energie ale conductoarelor, semiconductoarelor si izolatoarelor?

Raspuns:

Izolatoarele: -banda interzisa fermi foarte mare >9eV

-nu au electroni disponibili la un proces de conductie

Semiconductoarele: intrinseci -benzile de energi asemanatoare izolatoarelor

- este ingusta pentru a putea fi usor escaladata de un numar mare de electroni, stabilindu-se un curent electric neglijabil prin corp

Extrinseci - larga(1.1eV-siliciu, 0.7eV-germaniu)

-prin dopare cu atomi de impuritati se pot realiza niveluri permise aditionale (donor/receptor) situate in

Conductoarele: -nivelul trece prin mijlocul unei benzi permise, deci contine electroni de conductie.

6. Expresia conductivitatii electrice a metalelor:

Raspuns:

, unde: - -conductivitatea electrica

- -concentratia electronilor liberi

- -modulul sarcinii electronului [C]

- -durata de relaxare a electronului [S]

- -masa efectiva a electronului [Kg]

-

7. Variatia conductivitatii electrice a metalelor cu temperatura, cu starea de agregare, cu solicitarile mecanice si cu continutul de impuritati.

Raspuns:

a) cu temperatura

, -intervalul parcurs de un electron intre doua ciocniri.

Daca distanta dintre particule scade, benzile permise se latesc, si invers.

Daca temperatura creste, variatia energiei creste iar unda reflectata creste, deci probabilitatea de ciocniri a electronilor e mai mare, drumul liber mijlociu scade, timpul de relaxare al electronilor scade, conductivitatea scade.

b) Cu continutul de impuritati – introducerea unei impuritati a generat 2 ciocniri

suplimentare => o reducere a drumului mijlociu si a conductivitatii.

c) Cu starea de agregare – daca rezistivitatea creste, drumul mijlociu scade,

numarul de ciocniri creste