Elektrický proud v látkách
Vedení el.proudu v polovodièích
polovodièe - látky, které jsou pøi nízkých teplotách nevodivé
napø.: Si, Ge, Se, Te, PbS , CdS, GaAs
vodivost polovodièù:
a)vlastní
b)pøímìsová
typ N
typ P
Vlastní vodivost
zahøíváním polovodièe se uvolòují nìkteré elektrony z vazby a zpùsobují zlepení vodivosti
generace párù elektron-díra a rekombinace
Pøímìsová vodivost
polovodiè typu N
- pøímìs pìtimocného prvku (P,As,Sb), elektrony majoritní, díry minoritní
polovodiè typu P
- pøímìs trojmocného prvku (Al,B,Ga,In), elektrony minoritní , díry majoritní
Polovodièová dioda
- souèástka s PN pøechodem
hradlová vrstva:
rekombinací zaniknou volné èástice s el. nábojem
vytváøí se el. pole s intenzitou E, která má smìr z N do P
zapojení v propustném smìru (P na +)
- pøi pøekonání napìtí hradlové vrstvy prochází el. proud
zapojení v závìrném smìru (P na -)
- hradlová vrstva se rozíøí, prochází velmi malý el. proud
voltampérová charakteristika diody :
tranzistor
souèástka se 2 PN pøechody
E - emitor, B - báze, C - kolektor
tranzistorový jev
- zapojení se spoleèným emitorem
zesilovací èinitel tranzistoru β=ΔIC/ΔIB
Vedení el. proudu v kapalinách
elektrolyt
- kapal. látka, která vede el. proud
vodivost zpùsobují volné kladné a záporné ionty
elektrolytická disociace
- rozpad látky na ionty
na elektrodách odevzdají ionty svùj náboj a mìní se na neutrální,
vyluèují se na povrchu elektrod nebo chem. reagují s materiálem elektrod nebo elektrolytem
na katodì (K) se vyluèuje vodík nebo kov
na anodì (A) se vyluèuje látka nebo dochází k rozpoutìní elektrody
Faradayovy zákony elektrolýzy
1)
hmotnost vylouèené látky je pøímo úmìrná náboji, který proel elektrolytem
m=AQ=AIt
A - elektrochemický ekvivalent látky
2)
látková mnoství rùzných látek vylouèených pøi elektrolýze na elektrodách tým nábojem jsou
chemicky ekvivalentní
(mohou se navzájem nahradit v chem. slouèeninì nebo se mohou beze zbytku slouèit)
ν - poèet elementárních nábojù potøebných k vylouèení 1 molekuly
N - poèet vylouèených molekul
N=Q/(νe)
m0 - hmotnost 1 molekuly
M - molární hmotnost
m0=M/NA
m - hmotnost vylouèené látky
m=Nm0=MQ/(NAeν)
m=MQ/(Fν)
F - Faradayova konstanta
F=NAe
A=Q/m=M/(Fν)
Vedení el. proudu v plynech a ve vakuu
plyny za normálních podmínek nevodivé
ionizace plynu
- dìj, pøi nìm se vnìjím zásahem odtrhávají elektrony z atomù
vznikají: kladné ionty + elektrony, elektrony s atomy vytvoøí záporné ionty
ionizátory
- prostøedky, které vyvolávají ionizaci plynu,
poskytnou elektronu dostateènou energii k uvolnìní
(napø. vysoká teplota, UV záøení, ...)
ionizaèní energie
- nejmenìí energie potøebná k uvolnìní elektronu
(napø. H2, O2 13,6 eV; Hg 10,4 eV; 1eV=1,602.10-19J)
souèasnì s ionizací probíhá rekombinace
pokud je ionizovaný plyn mezi dvìma nesouhlasnými elektrodami, prochází jím proud,
dochází k el. výboji
elektrický výboj:
a) samostatný
b) nesamostatný (probíhá jen po dobu pùsobení ionizátoru)
Voltampérová charakteristika výboje
úsek 0A
- platí Ohmùv zákon
- s rostoucím napìtím se zrychluje pohyb iontù
úsek AB - nasycený proud
- pøi UN nestaèí elektrony rekombinovat
UZ - zápalné napìtí
- ionizace nárazem:
elektrony a ionty naráí do neutrálních molekul, mají dostatek kinetické energie k dalí ionizaci,
poèet iontù lavinovitì vzrùstá => samostatný výboj
plazma - vysoce ionizovaný plyn v samostatném výboji
Samostatný výboj v plynu
- ve výbojových trubicích
- charakter závisí na chem. sloení plynu, teplotì, materiálu elektrod, tlaku plynu, vzdálenosti elektrod
- el. výboj je doprovázen svìtelnými a zvukovými jevy
za atmosférického tlaku probíhá:
a)
obloukový výboj
- silný proud, vysoká teplota (1000K)
(obloukové sváøení, vysokotlaké osvìtlovací výbojky: Na - lutá, Xe - modrá, Hg - UV)
b)
jiskrový výboj
- krátkodobý, tlak øádovì MPa, teplota 105K
(blesk)
c)
koróna
- v blízkosti drátù, hrotù, hran s vysokým potenciálem
(ztráty na vedení velmi vysokého napìtí)
za sníeného tlaku probíhá:
doutnavý výboj
vyuití:
doutnavky (jen katodové svìtlo) - kontrolní svìtla s nízkou spotøebou
reklamní trubice
záøivky (anodový sloupec)
- výpary Hg => UV záøení - pøi nárazu na oxid kovu na vnitø. stranì trubice se vyzáøí svìtelné záøení