FIZIKA CVRSTOG STANJAFIZIKA CVRSTOG STANJA

UUČČENIK: Milica MilosavljeviENIK: Milica Milosavljevićć

PROFESOR: Slavoljub RaduloviPROFESOR: Slavoljub RaduloviććŠkola : Aleksinačka gimnazijaŠkola : Aleksinačka gimnazija

AleksinacAleksinac

Cvrsta tela se dele na kristalna I amorfna.Cvrsta tela se dele na kristalna I amorfna.

Kristalna tela mogu biti: Kristalna tela mogu biti: MONOKRISTALIMONOKRISTALI,(materijali kod kojih su ,(materijali kod kojih su cestice ravnomerno rasporedjene po celoj zapremini)cestice ravnomerno rasporedjene po celoj zapremini)

POLIKRISTALIPOLIKRISTALI,(cvrsta tela sastavljena od ,(cvrsta tela sastavljena od medjusobno sraslih monokristala)medjusobno sraslih monokristala)

Amorfna cvrsta tela (staklo,smole,plastike):Amorfna cvrsta tela (staklo,smole,plastike):

- nemaju pravilnu strukturu u prostoru- nemaju pravilnu strukturu u prostoru

- nemaju odredjenu temperaturu topljenja- nemaju odredjenu temperaturu topljenja

Elektricna I toplotna provodljivost metalaElektricna I toplotna provodljivost metala

Prva teorija koja je pokusala da objasni elektricnu I Prva teorija koja je pokusala da objasni elektricnu I toplotnu provodljivost metala,bio je toplotnu provodljivost metala,bio je MODEL MODEL ELEKTRONSKOG GASAELEKTRONSKOG GASA

Po ovoj teoriji,u metalima postoji veliki broj slabo Po ovoj teoriji,u metalima postoji veliki broj slabo vezanih slobodnih elektrona,koji se slobodno krecu vezanih slobodnih elektrona,koji se slobodno krecu unutar metala.unutar metala.

-Mnoge osobine metala je ovaj model dobro -Mnoge osobine metala je ovaj model dobro objasnjavao,ali su mnogi problemi ostali ne reseni.objasnjavao,ali su mnogi problemi ostali ne reseni.

-Te probleme je resila -Te probleme je resila KVANTNA MEHANIKAKVANTNA MEHANIKA

Slobodni elektroni se posmatraju kao cestice za koje vaze zakoni Slobodni elektroni se posmatraju kao cestice za koje vaze zakoni kvantne fizike.kvantne fizike.

Ne mogu imati bilo koji iznose energije,vec samo odredjene nivoe.Ne mogu imati bilo koji iznose energije,vec samo odredjene nivoe.

Ovaj model unapredio je Ovaj model unapredio je FermiFermi,koji elektrone vezane unutar ,koji elektrone vezane unutar atoma,posmatra kao da su u potencijalnoj jami-pocev od najnizeg.atoma,posmatra kao da su u potencijalnoj jami-pocev od najnizeg.

Na svakom nivou mogu postojati po 2 elektronaNa svakom nivou mogu postojati po 2 elektrona

Nivoi se popunjavaju do najviseg,koji se naziva Nivoi se popunjavaju do najviseg,koji se naziva Fermijev nivoFermijev nivo..

Nivoi sa visom energijom ucestvuju u provodjenju struje.Nivoi sa visom energijom ucestvuju u provodjenju struje.

Pri dovodjenju energije kristalnoj resetki,dolazi do povecanja brzine Pri dovodjenju energije kristalnoj resetki,dolazi do povecanja brzine I amplitude oscilovanja atoma u cvorovima kristalne resetke.I amplitude oscilovanja atoma u cvorovima kristalne resetke.

Ta energija oscilovanja je kvantovana,a kvanti energije su Ta energija oscilovanja je kvantovana,a kvanti energije su FONONIFONONI

Elektroni se pobudjuju apsorbovanjem jednog ili vise fonona.Elektroni se pobudjuju apsorbovanjem jednog ili vise fonona.

U kvantnoj mehanici,elektricni otpor je dobro objasnjen kao rezultat U kvantnoj mehanici,elektricni otpor je dobro objasnjen kao rezultat interakcije elektrona I fonona.interakcije elektrona I fonona.

Ovaj model nije mogao dobro da objasni eksperimentalne podatke u Ovaj model nije mogao dobro da objasni eksperimentalne podatke u oblasti niskih temperatura-oblasti niskih temperatura-SUPERPROVODLJIVOSTSUPERPROVODLJIVOST..

Eksperiment je utvrdio da neki provodnici naglo gube elektricni otpor Eksperiment je utvrdio da neki provodnici naglo gube elektricni otpor ako se ohlade ispod neke ako se ohlade ispod neke kriticne temperaturekriticne temperature..

Ti materijali su superprovodnici.Ti materijali su superprovodnici.

Pojavu superprovodljivosti su objasnili Pojavu superprovodljivosti su objasnili Bardin KuperBardin Kuper I I SliferSlifer..

Ideja ove teorije je da se na niskim temperaturama elektroni Ideja ove teorije je da se na niskim temperaturama elektroni zdruzuju u elektronske parove. Imaju ukupan spin 0.zdruzuju u elektronske parove. Imaju ukupan spin 0.

Osnovni su nosioci struje u superprovodnicima.Osnovni su nosioci struje u superprovodnicima.

Primeri superprovodnika su:Primeri superprovodnika su:

--lebdenje(levitacija)lebdenje(levitacija)

--super-brzi vozovisuper-brzi vozovi

Zonska teorija kristalaZonska teorija kristala

Kod atoma se javljaju energijske zone,sastavljene od niza Kod atoma se javljaju energijske zone,sastavljene od niza energetskih nivoa.energetskih nivoa.

Svaka energetska zona ima odredjenu Svaka energetska zona ima odredjenu sirinu,koja zavisi od rastojanja medju sirinu,koja zavisi od rastojanja medju atomima,kao I od udaljenosti nivoa od jezgra.atomima,kao I od udaljenosti nivoa od jezgra.

Sto su nivoi udaljeniji-sirina je veca.Sto su nivoi udaljeniji-sirina je veca.

Energetske zone su razdvojene oblastima koje Energetske zone su razdvojene oblastima koje se nazivaju se nazivaju ZABRANJENE ZONEZABRANJENE ZONE..

One mogu biti razlicito popunjene elektronima.One mogu biti razlicito popunjene elektronima.

Poslednja zona u kojoj se elektroni nalaze u Poslednja zona u kojoj se elektroni nalaze u vezanom stanju,je vezanom stanju,je VALENTNA ZONAVALENTNA ZONA..

Zona u kojoj elektroni mogu da se krecu Zona u kojoj elektroni mogu da se krecu slobodno je slobodno je PROVODNA ZONA.PROVODNA ZONA.

Kod Kod provodnika(metala),provodnika(metala),provodna I valentna zona se preklapaju,I to provodna I valentna zona se preklapaju,I to objasnjava dobru elektricnu provodljivost metala.objasnjava dobru elektricnu provodljivost metala.

Kod Kod poluprovodnika Ipoluprovodnika I izolatoraizolatora,izmedju valentne I provodne zone ,izmedju valentne I provodne zone postoji zabranjena zona. Kod izolatora je sirina zabranjene zone postoji zabranjena zona. Kod izolatora je sirina zabranjene zone

6-10 ev,a kod poluprovodnika moze biti I manja od 1 ev.6-10 ev,a kod poluprovodnika moze biti I manja od 1 ev.

PoluprovodniciPoluprovodnici

To su elementi 4. grupeTo su elementi 4. grupe

Sirina zabranjene granice im je izmedju 1,-2Sirina zabranjene granice im je izmedju 1,-2

Predstavnici su Predstavnici su silicijum (Si)silicijum (Si) I I germanijum (Ge)germanijum (Ge)

Svaki atom gradi veze sa 4 susedna atoma,zahvaljujuci kovalentnim Svaki atom gradi veze sa 4 susedna atoma,zahvaljujuci kovalentnim vezama.vezama.

U cistom poluprovodniku,mali je broj nosioca naelektrisanja,pa su U cistom poluprovodniku,mali je broj nosioca naelektrisanja,pa su oni losi provodnici elektricne struje.oni losi provodnici elektricne struje.

Ako se doda neki 5-valentni ili 3-valentni atom u kristalnu Ako se doda neki 5-valentni ili 3-valentni atom u kristalnu resetku,nastaje p ili n-provodnikresetku,nastaje p ili n-provodnik

Kada supljine nastaju pri izgradnji kristalne resetke,nastaje Kada supljine nastaju pri izgradnji kristalne resetke,nastaje poluprovodnik p tipapoluprovodnik p tipa..

-ima primesnu provodnost-ima primesnu provodnost

-sopstvenu provodnost-sopstvenu provodnost

Poluprovodnik n tipa nastaje kada se doda neki 5-valentni elektronPoluprovodnik n tipa nastaje kada se doda neki 5-valentni elektron

Dominantna je primesna provodljivost,a postoji I sopstvenaDominantna je primesna provodljivost,a postoji I sopstvena

Dominantni su negativni nosioci naelektrisanjaDominantni su negativni nosioci naelektrisanja

Atom koji daje elektrone je Atom koji daje elektrone je donor(davalac)-donor(davalac)-dominantna je donorska dominantna je donorska provodljivostprovodljivost

Atom koji prima elektrone je Atom koji prima elektrone je akceptorakceptor

Poluprovodnicka diodaPoluprovodnicka dioda

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

Grecov spojGrecov spoj - -kod punjaca za mobilni

TranzistoriTranzistori

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