Ce sunt fotonii?

Ce sunt fotonii?Particule elementare ale radiatiei electromagnetice care poseda energie si impuls si care nu pot exista in stare de repaus

Ce este valenta unui elem chimic?

Valenta unei substante reprezinta capacitatea unui atom de a intra in combinatie cu alte elemente (atomi) in scopul formarii unei combinatii stabile de electroni pe ultimele straturi. Valenta elementelor chimice poate avea valori diferite in functie de conditiile de desfasurare a reactiei chimice

Ce este emisia termoelectronica?

Este fenomenul in urma caruia unele metale sau combinatii de mat solide incalzite la temp ridicate emit electroni ce pot fi extrasi din material si pot deveni liberi. Ei pot inchide un circuit electric in lipsa unui contuctor. Densitatea c.e. produs de emisia termoelectrica este data de legea lui Richardson: J=AT²e^(E_A/kT) unde A= ct lui Richardson (dep de mat) E_A=energia de activare (valoarea necesara a energiei unui e^- pt a parasi materialul). Acest efect sta la baza construirii catozilor care stau la baza funct tuburilor electronice si catodice.

Ce este efectul fotoconductor?

Efectul fotoconductor este un efect fotoelectric, ce consta în scaderea rezistentei electrice a unor structuri sub actiunea radiatiilor dependente de lungimea de unda a acestora;

Ce este banda interzisa a unui material solidSepara cele doua benzi permise (banda de valenta si banda de cond) si are un rol important in clasificarea materialelor. Mrimea benzii interzise alaturi de gradul de populare al benzilor permise det daca un material este conductor semicond sau izolator.

Ce este inductia remanenta?

Pentru intensitatea campului H=0, inductia nu este nula, ci 626h77g are o anumita valoare, numita inductie remanenta Br. Inductia remanenta se explica prin aceea ca parte din magnetii moleculari raman orientati si nu revin la starea de dezordine existenta inainte de magnetizare.

Ce este un material electromagnetic dur sau moale?Materialele magnetice moi au ciclu de histerezis ingust, camp coercitiv mic, inductie de saturatie mare, si permeabilitate magnetica relativa mare. In fct de raportul k, mat au µ mic, mediu, sau mare si aplicatii diferite. Cele cu k>0,8 sunt folosite pentru fabric miezurilor destinate functiilor de memorare si comutatie. Mat magnetice dure au ciclu de histerezis lat, valori mari pt inductie remanenta si camp coercitiv. Cele cu k<0,4 sunt folosite pt inregistrarea magnetica a inf.

Care este unitatea de masura a temperaturii absolute?Unitatea de masura absoluta sau Kelvinul. In aceasta masura zero absolut este la -273,16 , care este 0 K, intervalele de temperatura fiind identice cu cele masurate in Celsius.

Ce este efectul Joule?

Producerea de caldura in urma trecerii curentului el printr-un material care prezinta rezistenta electrica.

Ce este axa de simetrie a unui cristal?

Este un elem de simetrie punctuala careia ii corespunde operatia de rotatie, refelexie sau inversie. Axa de simetrie este o dreapta ce trece prin cristal in jurul careia rotind cristalul cu unghi α_n=2π/n acesta se suprapune cu el insusi. (n=ordinul axei)

Ce este permeabilitatea energetica a unui material?

Ce este capacitatea calorica a unui material?

Capacitatea calorica este caldura specifica a unei mase m de material: C_m=mC_m Ea depinde de numarul de atomi ai probei si se exprima prin legea Dulong-Petit. Deci C=3NRT, N=6.023*10²³ molecule/mol este numarul lui Avogadro.

Ce este efectul piezoelectric?

Ef piezoel direct EPD este proprieteatea de modific a straii de polarizare sub act unor tensiuni mecanice. Ca urmare a polarizarii apar tensiuni electrice pe suprafetele laterale ale materialului.

Ce este efectul Peltier?

Se referea la producerea unei diferente de temperatura in urma trecerii unui c.e. printr-o jonctiune de 2 metale.

Ce este efectul seebe?

Este opusul ef Peltier si consta in producerea unui curent ca urmare a unei diferente de temp.

Tipuri de conductie si materiale conductoare

Mat conductoare: dupa tipul de purtatori de sarcina: cu conductivit electronica(metale); cu conductiv ionica(solutii ale acizilor, sarurilor). Dupa starea de agregare: solide, lichide, gazoase. Dupa val conductivit si dep de temp: conductoare obisnuite; supraconductoare.

Mecanismul conductiei electronice:

Consta in conceptul de nor electronic format din e^- liberi care se misca haotic printre atomi in vol de mat, fara un sens anume. Daca apare o concentratie locala de sarcina diferita de cea din vecinatate, atunci in foarte scurt timp ea se uniformizeaza si concentratia devine constanta. Prin aplicarea unui camp electric E asupra materialului conductor, apare o miscare dirijata a e^- in sens opus campului, numita viteza de drift. v=µ_mE unde µ_m=mobilit e^- . La inceput miscarea e^- este uniform accelerata dar in scurt timp se ajunge la viteza de saturiatie egala cu viteza de drift.

Materiale supraconductoare

Pot conduce densitati mari de curent fara pierderi prin efect Joule. In cond de supracond val rezistivit este de ordinul 10^-28Ωm^-1. Fenomenul supracond consta in reducerea foarte puternica a rez la scaderea temp.

Dep de temp a rezistentei

Conductiv el.σ=1/ρ=qnµ_n=q²nt­_max/2m_n. Cresterea rezistivit cu temp se poate exprima simplu printr-o relatie de forma ρ(T)=ρ₀(1+ΔT) unde ρ₀=rezistivit la temp T₀ iar ΔT=T-T₀.

Efectul termoelectric

Consta in aparitia unei diferente de potential intre 2 conductoare metalice aflate la temp diferite. Dispozit care fct pe baza acestui efect sn termocuple. Tens electrica ce apare in cazul unui termocuplu aflat la o dif de temp ΔT este: ΔV=K_s ΔT unde K_s=coef Seebek.

Functiile mat conductoare

Fct de cond a curentului electric;fct de control si limitare a c.e. se opune trecerii c.e. Pt aceasta materialele tb sa aiba:rezistivit electrica intr-un domeniu larg de valori; coef de t⁰ al rezistivitatii redus; maleabilit si ductibilit; coef de dilatare termic mic.;functia de contactare-comutare utila realiz de contactoare si comutatoare. Mat cu aceasta fct tb sa aiba: rezistivit f mica conductivit termica f buna, duritate mare. T^o de topire mare.

Materiale magnetice

Sunt o clasa de materiale care se caracteriz prin stari de magnetizatie cu fct de utiliz. Vectorul magnetizatie M=M_t+M_p. Starea de magnetizare poate fi temporara (atunci cand exista doar in prez campului extern) sau permanenta. Dpdv al starii de magnetizatie mat magnetice cu magnetiz temp se impart in: diamagn ;paramagnetice. Cele cu magnetizatie permanenta se impart in:feromagnetice, antiferomagnetice; ferimagnetice.

Starile de magnetizare

Starea materiei caract de exitenta momentului magnetic al nuitatii de volum si este generata de miscarea e^- pe orbite si in jurul axei proprii.

Materiale paramagnetice, diamagnetice, feromagneticeMaterialele diamagnetice au caracter liniar si magnetizatie temprara. Diamagnetismul apre datrita interactiunii dintre campul magnetic aplicat in exterior si e^- atomici. Miscarea e^- este modificata rezulta o miscare de precesie si un camp magnetic propriu care se opune ceea ce duce la susceptibilit redusa. Materialele paramagnetice sunt neliniare si eu moment magnetic propriu dar care sub influenta campului magnetic exterior se orienteaza in dir campului. Materialele feromagnetice au momente magnetice elementare necompensate reciproc care se orienteaza omniparalele si formeaza domenii magnetice cu magnetizatie spontana.

Curba de magnetizare

La scala macroscopica, materialele feromagnetice au o curba de magnetizare B=f(H). La magnetizarea in curent continuu se obtine curba de magnetizare iar in camp variabil se obtine ciclul de magnetizare numit Histerezis.

Perderi in materiale magnetice

Pierderile apar in momentul in care un material feromagnetic sau ferimagnetic introdus intr-un camp magnetic exterior consuma o parte din energia acestuia ca urmare a unor procese fizice ce au loc. Energia activa consumata se transforma in caldura. Perderile sunt: prin curenti turbionari; prin histerezis; prin magnetizare; prin rezonanta magnetica.

Materiale dielectrice - caract, definitii

Materialele dielectrice sunt materiale care se caracterizeaza prin polarizare electrica (stare in care apar momente electrice ale unitatii de volum diferit de zero). Dielectricii solizi pot fi cristalini, partiali cristalini, necristalini. Propriet precum piroelectricitatea, piezoelectricitatea, fenom electro-optice. Dielectricii au caract rezistivitatea f mare si se pot gasi in stare solida, lichida, gazoasa, mezomorfa.

Functiile dielectricilor

Functia de izolatie electrica: necesita rezistivitate f mare + rigiditate dielectrica f mare. Pt impregnarea, umplerea, protectia componentelor. Functia de dielectric pt condensatoare: necesita materiale cu capacit de polariz f mare pt a acumula sarcini electr mari. Functia de traductor electro-optic: pt realizarea de dispozitive de afisare, memo optice, modulatoare optice. Functia de traductor piro electric: necesita mat cu polariz dependenta de temperatura pt detectoare piroelectrice, detect optice, detect de microunde. Functia de electret: permite construirea de generatoare de camp electrostatic.

Mecanismul de polariz al dielectricilor

Starea de polariz presupune existenta unui camp electr local E₁ care exercita actiuni asupra unei unitati polarizabile si nu coincide cu campul macroscopic E. Polariz α a unei unit de material se def in functie de campul local p(vect)= α*E₁(vect) si este o propriet a unitatii de polarizare (u.p.). Macroscopic, propriet dielectricului depind de modul de ordonare al u.p.

Exemple de dielectrici si caract lor

Mica si materialele pe baza de mica: un silicat de aluminiu, continând în principal SiO₂ si Al₂O₃, oxizi de metale grele si grupe OH^- (hidroxid).ex: mica muscovit si mica flogopit. Mica prezinta structura cristalina stratificata, straturile elementare având grosimi de aproximativ 1nm. Legatura dintre straturile elementare este destul de slaba, asigurata prin ioni de K si OH^- si ca urmare, se poate desface usor în planuri paralele prin clivaj. mica prezinta polarizare de deplasare electronica si ionica si o rigiditate dielectrica foarte buna, de ordunul 7 10⁸ V/m. Sticlele silicat fac parte din categoria compusilor oxidici având la baza SiO₂ în amestec cu: oxizi ai metalelor alcaline Na₂O, K₂O; oxizi ai metalelor alcalino-pamântoase CaO, BaO; alti oxizi Al₂O₃, PbO, ZnO etc. Bioxidul de siliciu pur este un dielectric remarcabil prezentând polarizare de deplasare electronica si ionica. Are cel mai mic coeficient de dilatare termica cunoscut. Principalele utilizari ale sticlelor sunt de izolatori electrici. Dielectrici ceramici constituie o familie diversa de compusi oxidici având în comun procesul tehnologic de obtinere de tip ceramic. Din punct de vedere structural, dielectricii ceramici prezinta un ansamblu de 3 faze: faza cristalina, faza amorfa si faza gazoasa. Faza cristalina este predominanta, ea determinând principalele proprietati dielectrice. Sunt utilizati în special ca materiale sau piese electroizolante. Hârtia pentru condensator este un polimer natural liniar cu proprietati dielectrice modeste. Pentru îmbunatatirea proprietatilor ei se impregneaza cu dielectrici nepolari (ulei, parafina). Materialele sintetice termoplastice Sunt polimeri cu molecula liniara, ceea ce le confera flexibilitate, elasticitate, solubilitate în solventi organici, fac parte din categoria dielectricilor cu polarizare de orientare. Materialele sintetice termorigide sunt polimeri cu molecula spatiala, cu consistenta dura, care se înmoaie greu si la temperaturi înalte. Cei mai multi se ard (carbonizeaza) înainte de înmuiere. Materiale dielectrice neliniare. Materiale uniaxa  Materiale multiaxa

Cristale lichide (definite si aplicatie)

Cristalele lichide sunt o categorie de materiale dielectr avand o stare intermediara (mezomorfa) intre starea solida, cristalina si cea lichida. Aplicatiile lor principale sunt in sistemele de afisare a caracterelor alfanumerice si alb-negru / color. Pentru ca un cristal lichid da poata fi aplicat in electronica trebuie sa indeplineasca: interval larg de stare metafaza in gama temop uzuale, stabilitate electrochimica / fotochimica f buna, vascozitate redusa, incolor, transparent, in straturi subtiri, rezistivitate mare, ordine cristalina si elasticitate.

Matrice de afisaj

Pentru afisarea unei imagini 2D este nevoie de o matrice de puncte numite pixeli care pot fi activati individual. Contin n linii si m coloane, la intersectia fiecaruia gasindu-se un pixel. Adresarea unui pixel i,j se face prin activarea liniei i si a coloanej j cu tensiuni electrice. Activarea pixelilor se face prin scanare în timp linie cu linie si coloana cu coloana. Activarea unei linii si a unei coloane determina aplicarea unor potentiale parazite diferite pe toti pixelii matricei, nu numai pe cel dorit. Pentru a nu activa pixelii neadresati, tensiunile parazite trebuie sa fie mai mici decât o valoare de prag U_p.

Materiale semiconduct (def si tipuri)

Mat a caror conductivit creste cu temperatura si e cuprinsa intre 10^-10 si 10³ cm^-1. Val conductivit e puternic influentata de impurit existenta in struct cristalina a materialului si de factori externi. Mat semicond: elementare (Ge, Si) compuse (compusi II-VI, compusi complexi, compusi IV-IV, compusi III-V care pot fi binari, ternari sau cuaternari).

Compozitia mat semicond

Mat semicond (Si Ge) au struct cristalina de tip diamant care apartine familiei cubice. Fortele de legatura care tin struct cristalina sunt forte tari de tip legaturi covalente. Pe langa asta, se mai manifesta si forte electrostatice de tip legaturi ionice. Nivele energetice pe care e^- le pot ocupa in corpul solid sunt dispuse in interiorul unor benzi energetice permise separate de benzi interzise in care e^- nu pot avea energie. Acest purtatori sunt cvasiliberi (nu apartin unui anume atom si se pot deplasa pe reteaua cristalina, participand la conductivit materialului).

Condictivit mat semicond

Poate creste mult prin dopare corespunzatoare. Ea depinde si de temperatura atat prin concentratiile de purtatori cat si prin mobilitatea purtatorilor. La concentratii egale de purtatori, semiconduct de tip n au condictivit mai buna decat cele de tip p. σ=1/ρ=q(n*μ_n+p*μ_p).

STRUCTURA MATERIALELOR

Proprietatile materialelor utilizate în industria electronica si în IT sunt determinate de structura si compozitia lor interna. Substantele sunt alcatuite din atomi. Acestia contin un nucleu format din protoni si neutroni si dintr-un învelis electronic. Electronii au energii discrete în interiorul atomului si sunt plasati pe orbite discrete. Nivelul energetic pe care se poate afla un electron este determinat de 4 numere cuantice:numar cunatic principal, n =1, 2, 3, . corespunzator paturilor electronice numarul cuantic orbital, l, care caracterizeaza momentul cinetic al electronului aflat în miscare de rotatie pe orbita, el poate lua valorile l=0,1,2, si n-1 sau literele s,p,d,f .numarul cuantic magnetic m_l 0,1,2,3, ... ,l care indica orientarea în spatiu a momentului magnetic; numarul cunatic de spin cu doua valori posibile 1/2, corespunzator sensului de relatie proprie a electronului.

Stari de agregare

Starea gazoasa în care atomii (grupati eventual în molecule) se afla la distante mari, nu manifesta forte de atracte (coeziune) între ei, ocupa tot spatiul disponibil si au densitate mica. Atomii se afla într-o permanenta agitatie termica si exercita presiune asupra peretilor vasului în care se afla. Un caz particular al starii gazoase este plasma formata din ionizarea gazelor fie ca urmare a încalzirii la temperaturi foarte mari, fie prin ionizare în urma bombardarii cu radiatii nucleare. Plasma are proprietati conductive electrice si se comporta diamagnetic. Starea lichida în care fortele intermoleculare sunt suficient de puternice pentru a mentine ineractia (volumul substantei) dar insuficiente de a pastra si forma proprie. Starea solida în care interactiile dintre atomi sau molecule sunt foarte puternice, atomii având pozitii fixe iar substata este rigida. Starile de agregare se formeaza si se metin în anumite conditii de temperatura si presiune si se pot schimba la schimbarea acestor conditii.

Proprietati electrice ale materialelor

conductivitatea electrica, capacitatea acesteia de a conduce curentul electric. Într-un material liniar, omogen si izotrop conductivitatea electrica este o marime scalara constanta: J=σE unde J este densitatea de curent; dV/dx=E = este intensitatea c mpului electric [V/m] ; A este suprafata prin care trece sarcina electrica dq în intervalul de timp elementar dt. Capacitatea de polarizare a materialelor dielectrice este caracterizata de permitivitatea dielectrica . Un material dielectric aflat într-un câmp electric sufera un proces de polarizare electr P(vect)=ε₀ε_r(vect)E(vect);ε=8,856*10^-12 permitivitatea vidului. În general, permitivitatea dielectrica este un tensor de ord 2 deoarece, datorita structurii cristaline si anizotrpiei, polarizarea nu este coliniara cu câmpul electric.

Propretati optice ale materialelor

Constanta de absobtie (de atenuare) k reprezinta rata de scadere a intensitatii optice pe unitatea de lungime: k=λdl/4πldz. Este o marime adimensionala, dependenta de material si de frecventa câmpului optic.

Indicele de refractie n=c/v este o marime complexa pt majoritatea materialelor n=n-jk unde j este unitatea imaginara. Atenuarea radiatiei care patrunde în material se poate caracteriza si prin coeficient de absorbtie care reprezinta atenuarea radiatiei pe unitatea de lungime α=dl/ldz. Scaderea intensitatii radiatiei optice pe masura patrunderii în material se poate exprima astfel: l(z)=l₀e^-az. Adâncimea de patrundere a luminii sau în material se defineste ca acea distanta, masurata de la suprafata de incidenta, la care intensitatea radiatiei optice scade de e ori. δ=1/α.

Proprietatile termice ale materialelor

Conductivitatea termica exprima rata de transfer a cantitatii de caldura Q în timpul t si prin aria A între 2 puncte situate la distanta x, între care exista o diferenta de temperatura T₂-T₁: K=I_Q­/(dT/dx) unde I_Q este fluxul termic iar dT/dx este gradientul de temperatura. Caldura specifica, C_m, a unui material reprezinta cantitatea de caldura necesara pentru a creste cu un grad temperatura unui kg de material: C_m=dQ/mdT. Capacitatea calorica este caldura specifica a unei mase m de material: C_m=mC_m; Capacitatea calorica depinde de numarul de atomi ai probei si se exprima prin Legea Dulong-Petit. Capacitatea calorica molara a solidelor are valoarea uzuala . Efectul Peltier se refera la producerea unei diferente de temperatura în urma trecerii unui curent electric printr-o jonctiune de doua metale. Efectul Seebeck, opus efectului Peltier, consta în producerea unui curent ca urmare a unei diferente de temperatura.Proprietati magnetice ale materialelor Proprietatile magnetice ale unui material sunt deschise în primul rând de permeabilitatea magnetica, definita ca raportul dintre inductia magnetica B[T] si câmpul magnetic H[A/m] care a produs-o μ=μ₀μ_r;B= μ₀μ_rH. μ₀ este permeabilitatea vidului=4π10^-7H/m. susceptibilitatea magnetica χ, marime adimensionala. B= μ₀(1+ χ)H. În medii anizotrope, permeabilitatea si susceptibilitatea sunt marimi tensoriale de ordinul II. În functie de susceptibilitatea magnetica, materialele pot fi: diamagnetice si de ordinul ;paramagnetice si de ordinul ; feromagnetice (sute, mii).

41 Structura cristalina a materialelor

Starea cristalina reprezinta o asezare periodica în spatiu a atomilor, fie ca sunt identici (de exemplu la Fe), fie ca sunt diferiti (ca la NaCl). Corpurile cu structura cristalina pot fi : monocristaline - asezare perfect ordonata a atomilor în tot volumul materialului; policristaline - în care exista mai multe structuri cristaline diferite separate prin zone, de obicei, necristaline. Corpurile policristaline au, în general, o comportare izotropa.