Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RXGPI5sPeaDEq1

Ćwiczenie 1

Uzupełnij zdanie.

atomy, elektrony, jony, jonowym, swobodne, związane, protony, metalicznym

W wiązaniu ...................... sieć krystaliczną tworzą dodatnie ...................... utrzymywane głównie dzięki oddziaływaniu chmury tworzonej przez ...................... .......................

RNi4hcBePDB2f1

Ćwiczenie 2

Wybierz cechy wiązania kowalencyjnego:

ukierunkowane
nie może się tworzyć między dwoma atomami
typowe dla półprzewodników
charakteryzuje się występowaniem swobodnych elektronów
powoduje, że materiały, w którym występuje można poddawać obróbce plastycznej

Ćwiczenie 3

R2tqbq2dVgGbv

Energetyczna przerwa wzbroniona wynosi dla krzemu około 1,12 eV. Na tej podstawie możemy stwierdzić, że aby elektron będąc związany z atomem stał się elektronem swobodnym musi uzyskać energię o wartości około:

1,12 J
1,92 · 10^-19 J
1,12 · 10^-19 J
1,92 J

Ćwiczenie 4

Ruchliwość nośników w półprzewodnikach jest większa niż w metalach. Oznacza to, że zewnętrzne pole elektryczne nadaje nośnikom w półprzewodnikach większą prędkość dryfu. Dlaczego zatem metale są lepszymi przewodnikami prądu?

Ćwiczenie 5

RlyEhwmflMkeT

Opór właściwy krzemu wynosi około 2500 $Ω$ m, złota około 2,5 · 10^-8 $Ω$ m. Jaka powinna być średnica opornika wykonanego z krzemu, aby przy tej samej długości miał taki sam opór jak przewodnik złoty o średnicy 0,1 mm. Wynik podaj z dokładnością do pełnych metrów.

Odp.: d_Si = ............ m.

Korzystamy ze wzoru: $ρ = \frac{R S}{l}$ , za pole powierzchni przekroju poprzecznego opornika wstawiamy $S = \frac{π d^{2}}{4}$ , gdzie $d$ to średnica przekroju.

Zapisujemy wzór dla krzemu $ρ_{S i} = \frac{R S_{S i}}{l}$ i złota $ρ_{A u} = \frac{R S_{A u}}{l}$ . Porównując $ρ_{S i}$ i $ρ_{A u}$ , otrzymamy po skróceniu $R$ i $l$ :

d_{S i} = \sqrt{\frac{ρ_{S i}}{ρ_{A u}}} \cdot d_{A u}

Podstawiając liczby otrzymamy

d_{S i} = \sqrt{\frac{2500}{2, 5 \cdot 10^{- 8}}} \cdot 0, 1 m m \approx 32 m .

Średnica opornika krzemowego, aby miał taki sam opór jak opornik wykonany ze złota o tej samej długości i średnicy 0,1 mm powinna wynieść około 32 m. Jak widać w praktyce nie do zrealizowania.

Ćwiczenie 6

RQiZa8osW7NyE

Opór właściwy germanu wynosi około 1 $Ω$ m, a złota około 2,5 · 10^-8 $Ω$ m. Aby mieć taki sam opór jak opornik wykonany z germanu o długości 1cm, opornik wykonany ze złota, o takim samym przekroju poprzecznym powinien mieć długość około:

2,5 m
0,4 m
250000 m
400000 m

Korzystamy ze wzoru: $ρ = \frac{R S}{l}$ . Zapisujemy wzór dla germanu $ρ_{G e} = \frac{R S_{G e}}{l}$ i złota $ρ_{A u} = \frac{R S_{A u}}{l}$ . Porównujemy $ρ_{G e}$ oraz $ρ_{A u}$ . Po skróceniu $R$ i $S$ otrzymamy:

ρ_{G e} / ρ_{A u} = l_{A u} / l_{G e}

Podstawiając liczby otrzymamy

\frac{1}{2, 5 \cdot 1 0^{- 8}} = \frac{l_{A u}}{1 c m}

Stąd $l_{A u}$ = 400000 m.

Ćwiczenie 7

W metalach ze wzrostem temperatury rośnie opór elektryczny, ponieważ rośnie częstotliwość zderzeń dryfujących elektronów z jonami sieci krystalicznej, powodując zmniejszenie się ruchliwości nośników. Również w półprzewodnikach wzrost temperatury powoduje wzrost częstotliwości zderzeń nośników z atomami sieci. Dlaczego jednak w półprzewodnikach ze wzrostem temperatury opór maleje?

Związek oporu elektrycznego właściwego z budową wewnętrzną wyraża wzór $ρ = \frac{1}{n e μ}$ , gdzie n to koncentracja nośników, $e$ – ładunek elektryczny elektronu, $μ$ – ruchliwość nośników. Ze wzoru wynika, że poza ruchliwością nośników na opór elektryczny właściwy wpływa także koncentracja nośników, która w metalach praktycznie nie zależy od temperatury, a w półprzewodnikach wyraźnie rośnie z temperaturą powodując spadek oporu elektrycznego.

W półprzewodnikach wzrost temperatury powoduje wzrost liczby nośników prądu elektrycznego, co powoduje zmniejszenie się oporu elektrycznego.

R1MpPvZQhz9SM2

Ćwiczenie 8

Brak przerwy wzbronionej powoduje, że metale w porównaniu z półprzewodnikami mają:

Większą koncentrację nośników
Większą ruchliwość nośników
Większy opór elektryczny właściwy
Mniejszy opór elektryczny właściwy

Animacja

Dla nauczyciela