" Jee, uusi postaus Cavalta!!1 Mutta mitäs helvettiä tää on, fysiikan muistiinpanoja??"
Jjjoo... ajattelin että saan tehtyä nää paremmin koneella ja oon nähny monia valmistautumisblogeja aikasemmin. Tosin itellä tää nyt tulee rajottumaan muutamiin yksittäisiin postauksiin jotka teen lähinnä omaks ilokseni, ku ei täs mihinkään lääkikseen olla menossa :D Ekana FY6-kirjan loppupuolelta puolijohteet ja niihin liittyvät komponentit, sitten ehkä FY7-puolelta tyyliin tasavirtamoottori, generaattori, massaspektrometri, nopeudenvalitsin, syklotroni, pyörrevirtojen sovellukset... Jos vaan jaksan.
Aijoo ja
Desucon Frostbitestä teen ehkä jonkun pikkupostauksen. Jos vaan jaksan...
Tää voi ehkä vaikuttaa ahkeralta opiskelulta, mutta tosiasiassa luen aika huonosti, päivässä noin 1-4½h ja se ei oikeesti tule riittämään mihinkään niin hirveän huipputuloksiin, luulen ma. En siis matemaattisissa aineissa oo mikään luonnonlahjakkuus, mut nyt on jotenkin motivaatio ja jaksaminen tosi hukassa. Välil oon silleen
"apuaaaaah pakko lukee aika loppuu kesken en ikin pääse minnekään jos kusen nää enkä saa lähtöpisteitä" ja välil oon vaa sillee
"noo kyl täs on aikaa hyvä et sentään jotain luen kyl se koe sit menee ihan hyvin" vaik ehkä joku noiden kahden väliltä olis se realistisin lähestymistapa |D Luulen et auttais jos mul olis joku tosi varma ja selkee tavote, mut ei hirveesti oo. Tai on silleen kaks paikkaa jonne aion hakee, mut en tiiä kumpaan ykkösen ja oon vaan suoraansanottuna aika tympääntyny opiskeluun nyt. Ei oo semmosta että oikeen odottasin yliopistoon menoa, vaan joku välivuos houkuttelis ennemmin. Stressaa nää kaikki koht tulevat ensikertalaiskiintiöt ja kaikki paska. ÖääÄÄh. Voihan se kyllä olla ettei tällä asenteella olla mihinkään pääsemässäkään :D
Mut nyt nauttikaa fyssa kutosesta :D Varmaan osaan Fy7 tehä "muistiinpanomaisemmat" muistiinpanot ku nää on aika paljolti Physican tiivistämistä omin sanoin, ehkä siks koska ei ehitty käydä näitä asioita kurssin aikana joteen osaamiseni on vähän köhköh. Tavallaan niit asioit mitä ei olla yhes käyty on hauskinta lukee, mut toisaalta vähän ketuttaa se et pitää käyttää ekstra-aikaa ja ylppäreissä pitäis osata niistä niit vaikeitaki tehtäviä ku ei oo koskaan nähny esimerkin esimerkkiä tai koskenu perustehtäviinkään :|
PUOLIJOHTEET
Puolijohteita ovat alkuaineet, joiden resistiivisyys riippuu lämpötilasta ja joskus myös valaistuksen voimakkuudesta. Niiden sähkönjohtokykyyn voidaan vaikuttaa lisäämällä niihin pieni määrä jotain toista ainetta.
Puolijohteiksi sopivat
14-ryhmän alkuaineet, joilla on säännöllinen kiderakenne. Silloin alkuaineessa ei ole vapaita elektroneja, joten aine on huono sähkönjohde.
Kun alkuaineeseen lisätään pieni määrä jotakin toista ainetta, jonka atomeja sanotaan epäpuhtausatomeiksi, sähkönjohtokykyä voidaan muuttaa.
Lisäämällä
15. ryhmän epäpuhtausatomeja, elektroneja jää yksi ylimääräinen. Nämä elektronit voivat toimia sähkökentässä varauksenkuljettajina. Tällaista puolijohdetta sanotaan
n-tyypin puolijohteeksi, sillä varauksenkuljettajat ovat
negatiivisia. Elektronit liikkuvat sähkökentän suuntaa vastaan.
Lisäämällä
13. ryhmän alkuainetta, kiderakenteeseen jää yhden elektronin vajaus eli aukko. Aukotkin voivat toimia varauksenkuljettajina, mutta ne etenevät sähkökentän suunnassa. Koska ne ovat positiivisia varauksenkuljettajia, kyseessä on
p-tyypin puolijohde.
Puolijohteista valmistetaan moni eri komponentteja, joita esiintyy mm. mikropiireissä. Puolijohteista valmistetaan esimerkiksi diodeja, kondensaattoreita ja transistoreita.
PUOLIJOHDEDIODI
Puolijohdediodi valmistetaan yhdistämällä p- ja n-tyypin puolijohde toisiinsa.
Anodiksi (
+-merkkinen) kutsutaan p-tyypin puolijohteeseen kytkettyä kohtiota, ja
katodiksi (
--merkkinen) n-tyypin puolijohteeseen kytkettyä kohtiota. Sähkövirta kulkee vain anodista katodiin (
+-->
-)
Yhdistämällä p- ja n-tyypin puolijohteet, saadaan aikaan
pn-rajapinta. Lähellä rajapintaa n-tyypin elektroneja siirtyy rajapinnan yli, ja ne täyttävät p-tyypin aukkoja. Molemmat varauksenkuljettajat häviävät. Tätä kutsutaan
rekombinaatioksi. Syntyy
tyhjennysalue, jossa ei ole varauksenkuljettajia. Tyhjennysalueella on
sähkökenttä, sillä n-tyypin puolijohteessa on elektronivajaus (varautunut positiivisesti) ja p-tyypin puolijohteessa on ylimäärä elektroneja (negatiivisesti varautunut). Sähkökentän suunta on siis
n-puolelta p-puolelle. Sähkökentästä aiheutuu rajapintaan jännite, niin sanottu
kynnysjännite.
Diodin läpi kulkee sähkövirta, kun n-tyyppiin on kytketty jännitelähteen negatiivinen napa, ja p-tyyppiin positiivinen napa. Diodi on tällöin kytketty
päästösuuntaan. Syntyy sähkökenttä, jonka suunta on
p-puolelta (positiivinen) n-puolelle (negatiivinen.) Molemmilla puolilla varauksenkuljettajat siirtyvät rajapintaa kohti, ja tyhjennysalue täyttyy niistä. Elektronit täyttävät aukkoja, ja varaus siirtyy rajapinnan yli rekombinaation tapahtuessa. N-puolelle tulee koko ajan lisää elektroneja jännitelähteestä.
Sähkövirta voi kulkea vain, jos jännite diodin päiden välillä on väh. kynnysjännitteen suuruinen. Ulkoinen jännite synnyttää sähkökentän, joka kumoaa diodin tyhjennysalueen oman sähkökentän.
Jos diodi kytketään toisinpäin, syntyy vastakkaissuuntainen sähkökenttä, jolloin varauksenkuljettajat joutuvat pois rajapinnan luota. Jännitelähteen miinusnapa vetää puoleensa p-puolen aukkoja, ja plusnapa n-puolen elektroneja. Sähkövirta ei kulje: diodi on kytketty
estosuuntaan.
Kun diodin päiden jännite on suurempi kuin kynnysjännite, sähkövirta kasvaa nopeasti (eli jännitehäviö lisääntyy hyvin vähän)- Diodi ei itse rajoita sähkövirtaa, joten väliin on kytkettävä etuvastus. Jos estosuuntaan kytketyn diodin jännite nousee estojännitettä suuremmaksi, alkaa sen läpi kulkea hyvin nopeasti kasvava sähkövirta. Syntyy
vyörypurkaus, jossa sähkövirta synnyttää diodiin paljon uusia virrankuljettajia. Tavallinen diodi rikkoutuu, koska sähkövirta kuumentaa sen. Puolijohteita seostamalla voidaan valmistaa
zenerdiodeja, joissa virrankuljettajia vapautuu vyörypurkauksen tapahtuessa. Tällöin diodi ei tuhoudu. Zenereillä rajoitetaan jännitettä. Kun jännite nousee maadoitetun zenerdiodin estojännitettä korkeammaksi, diodista tulee johtava ja jännite laskee.
LEDin eli hohtodiodin eli loistediodin toiminta perustuu siihen, että elektronin pudotessa aukkoon se siirtyy alemmalle energiatasolle -> energiaa vapautuu. Ledissä energia vapautuu enimmäkseen valona.
Diodeilla vaihtovirta voidaan muuttaa tasavirraksi eli
tasasuunnata. Yksinkertaisinta kytkentää kutsutaan
tasasuuntaussillaksi. Kahteen napaan kytketään vaihtojännite, ja kahteen laite, jota käytetään. Positiivisen jakson aikana kaksi diodeista (1,2) on päästösuunnassa, ja kaksi estosuunnassa. Negatiivisen jakson aikana toisinpäin (3,4), mutta sähkövirran suunta lampussa on sama. Tasasuuntaussilta muuttaa siis vaihtovirran sykkiväksi tasavirraksi. Kokoaaltotasasuuntaajan rinnalle kytketty kondensaattori tasoittaa jännitevaihteluita. Se latautuu jännitehuippujen kohdalla ja purkautuu sen ollessa pieni. Mitä suurempi kapasitanssi, sitä pienemmät vaihtelut.
TRANSISTORI
Transistori on yksi keskeisimistä
mikropiirin (integroidun piirin) komponenteista. Mikropiireissä yksittäiset komponentit on rakennettu samalle puolijohdealustalle.
Liitostransistori koostuu kolmesta kerroksesta, joko
pnp tai
npn (kts. puolijohteet)
Jokaiseen kerrokseen kytketään johdin. Kohtioiden nimet ovat
emitteri E, kanta B ja kollektori C.
Toiminta perustuu varauksen kulkuun puolijohderajapintojen läpi. Emitteri on voimakkaasti seostettua puolijohdetta
-> siinä on paljon varauksenkuljettajia. Kun emitterin ja kannan välinen rajapinta on kytketty päästösuuntaan, (!jännite yli kynnysjännitteen), rajapinnan läpäisee kantavirta
I.b. Kanta on ohut eikä yhtä vahvasti seostettu -> osa emitterin virrankuljettajista kulkeutuu kollektoriin. Emitterin ja kollektorin välille syntyy kollektorivirta
I.
c.
Kollektorivirta on moninkertainen kantavirtaan verrattuna -> pienet muutokset kantavirrassa suuria muutoksia kollektorivirrassa. Transistoria voidaan käyttää
virtavahvistimena.