December 05 2016 16:37:55
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
электрическая прочность
Физические основы информации

В современной микроэлектронике созданы элементы с минимальным линейным размером ~0,1мкм. В случае использования химических методов возможно достижение минимальных размеров L ~ 0,01мкм, где длина волны де Бройля λB = h/p > L и все явления требуют квантового подхода. Согласно прогнозам, в течение ближайших 10-15 лет валовый продукт нанотехнологий составит 1 трл. долларов (Вестник РАН, 2002 г., т.72  № 10). Разработаны методы автоионной, электронной, атомно-силовой и туннельной микроскопии, позволившие наблюдать за поведением отдельного атома. С помощью наноманипуляторов возможно собирать нанотела из отдельных атомов. Отметим, что за разработку полупроводниковых гетероструктур Ж.И.Алферову, Г.Кремеру и Дж.С.Килби присуждена Нобелевская премия по физике за 2000 г.

В случае диэлектриков перемещение электронов по кристаллу возможно благодаря туннельному эффекту. При достижении определенной напряженности электрического поля Eпр, называемого электрической прочностью, наблюдается резкое уменьшение сопротивления диэлектрика вследствие электрического пробоя за счет ударной ионизации атомов. Для кварцевого стекла с удельным сопротивлением 1014÷1016Ом·м электрическая прочность ~(2÷3)107В/м, для слюды с удельным сопротивлением 1012÷1014Ом·м электрическая прочность ~(1÷2)108В/м. Возможен также тепловой пробой диэлектрика, когда число носителей тока в зоне проводимости сильно увеличивается за счет теплового возбуждения.

Электрическое поле может изменять не только характеристики электронной системы, но и свойства кристаллической решетки. Пьезоэлектрики – кристаллы, не имеющие центра симметрии, в которых при сжатии или растяжении в определенных направлениях возникает поляризованность (суммарный электрический дипольный момент единицы объема вещества становится отличным от нуля). Это прямой пьезоэлектрический эффект. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в том, что пьезоэлектрик, помещенный во внешнее электрическое поле, деформируется. Прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты наблюдаются только в ионных кристаллах (сегнетова соль, кристаллический кварц, титанат бария). При небольших механических напряжениях поляризованность пьезоэлектрика P связана с величиной механического напряжения σ линейным соотношением

P = d σ,                                                                                                                                    (II.8.46)

где d – пьезоэлектрический модуль. Для обратного пьезоэлектрического эффекта приложенное электрическое напряжение V связано линейным соотношением с изменением Δ длины кристалла:

Δ = dV.                                                                                                                                    (II.8.47)

Для кварца величина d ~ 2,3.10-12Кл/Н.

К сегнетоэлектрикам относятся кристаллические диэлектрики, обладающие в определенном диапазоне температур способностью спонтанно (самопроизвольно) поляризоваться, т.е. приобретать отличную от нуля поляризованность. Обычно сегнетоэлектрики не являются однородно поляризованными, а состоят из доменов – областей с различной по направлению поляризованностью. При этом суммарная поляризованность всего образца равна нулю. Зависимость поляризованности сегнетоэлектрика от внешнего электрического поля нелинейная, а при изменении величины и направления вектора напряженности внешнего электрического поля наблюдается петля гистерезиса. При определенной температуре, называемой температурой Кюри, происходит фазовый переход и сегнетоэлектрик превращается в обычный диэлектрик, свойства которого мало меняются при дальнейшем повышении температуры. С понижением температуры по достижению температуры Кюри наблюдается обратный фазовый переход и обычный диэлектрик становится сегнетоэлектриком.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.09 секунд 4,195,188 уникальных посетителей