1 Elektryczność i MagnetyzmWykład: Jan Gaj Pokazy: Piotr Kossacki, Mateusz Goryca Wykład szósty 6 marca 2008

2 Z ostatniego wykładu Równowaga układu elektrostatycznegoRównania Poissona i Laplace’a Wnikanie pola do przewodnika Metoda obrazów I prawo Kirchhoffa, równanie ciągłości Prawo Ohma, ruch nośników w polu elektrycznym, ruchliwość, czas relaksacji

3 Jak mierzyć opór? U A I V Błąd: amperomierz mierzy natężenie prądu płynącego przez woltomierz U I A V Błąd: woltomierz mierzy spadek napięcia na amperomierzu

4 Amperomierz i woltomierzJeżeli mierniki spełniają prawo Ohma, jest kwestią umowy nazywanie ich amperomierzem lub woltomierzem W praktyce różnią się oporem, np. woltomierz rzędu M, amperomierz rzędu  Czasem warto z tej dowolności skorzystać, na przykład przy pomiarze napięcia miernikiem uniwersalnym w elektrostatyce: Najczulsza skala natężenia prądu 200 A Na zakresie 2 V czułość prądowa 200 nA (10 M)

5 Jak mierzyć mały opór? Cu V źródło A źródło V AUsuwamy wpływ oporu kontaktów

6 Łączenie oporów szeregowe równoległe R1 R1 R2 R2 R = R1 + R2

7 Dzielnik napięcia R1 zasilacz Uwe V odbiornik (R) R2 UwyBez obciążenia Przy obciążeniu oporem R

8 Przewodnictwo materiałówCzym się różnią różne materiały? Przykłady: metal n rzędu 1029 m-3, czysta woda n rzędu 1022 m-3

9 Od czego zależy przewodnictwo?Od oświetlenia Generacja par elektron-dziura Od temperatury Zmiana ruchliwości (w metalu) lub koncentracji (w półprzewodniku)

10 W krysztale półprzewodnika

11 Mała energia fotonu E = hStruktura pasmowa Pasmo przewodnictwa Duża energia fotonu Mała energia fotonu E = h Energia Przerwa energetyczna Pasmo walencyjne

12 Jak znaleźć gęstość prądu w ośrodku?Równania na gęstość prądu i na natężenie pola elektrycznego mają tę samą formę. Jeśli prawo Ohma jest spełnione, oba wektory są do siebie proporcjonalne. Różne są źródła i warunki brzegowe.

13 Dioda półprzewodnikowaU Nie spełnia prawa Ohma. W uproszczeniu: k = meV/K

14 Dioda półprzewodnikowaelektrony (typ n) dziury (typ p) - + - + I

15 Doświadczenie Francka-HertzaJames Franck Gustav Ludwig Hertz b d. 1964 b d. 1975 Eel But Franck and Hertz have developed and refined Lenard's method so that it has become a tool for studying the structure of atoms, ions, molecules and groups of molecules. By means of this method and not least through the work of Franck and Hertz themselves, a great deal of material has been obtained concerning collisions between electrons and matter of different types. Although this material is important, even more important at the present time is the general finding that Bohr's hypotheses concerning the different states of the atom and the connexion between these states and radiation, have been shown to agree completely with reality.

16 Wyładowanie wyzwalane naelektryzowaną pałką ebonitową-

17 Fotodioda lawinowa Obszar absorpcji Obszar wzmocnienia

18 Dioda reaguje na światło+ – absorpcja fotonu generacja pary elektron-dziura

19 Dioda wysyła światło – + rekombinacja pary elektron-dziuraemisja fotonu