Ферромагнеттиктер. Заттың магниттік алғырлығы және магниттік өтімділігі.
магниттелу мегнетиктің бірлік
көлемінің магниттік моментіне тең:
мұндағы
- магнетиктің кіші көлемі;
-
көлемдегі барлық молекулалардың
магниттік моменттерінің қосындысы.
магниттелу магнит өрісінің кернеулігімен
байланысқан:
мұндағы - заттың магниттік алғырлығы деп аталатын пропорционалдық коэффициент. Заттың магниттік қасиеттері магниттік өтімділікпен де сипатталады. және мына қатынаспен байланысқан
Ферромагнетиктер - бұл кристалдық заттар, бұларда жекелеген иондардың магниттік моменттері . Ферриттерде кристалдың элементар ұяшығын әртүрлі типті иондар, ферромагнетиктерде – бір типті иондар құрайды. Эйнштейн және де Гааздың тәжірибелері және де Н. Ф. Иоффе және П. Л. Капицаның тәжірибелері ферромагнетик ионының магниттік моменті спиндік магниттік моменттердің реттелген бағдарлануынан пайда болатынын көрсетті.
Сыртқы магнит өрісі жоқта ферромагнетиктің барлық магниттік моменттері айырбас әсерлесу арқасында бағыттары бірдей болып орналасатын бөлігі домен деп аталады (3 а - сурет). Домен магниттік моментке ие. Домендердің мөлшерлері м. Сыртқы магнит өрісі жоқта ферромагнетиктің магниттік моменті
А және В домендері арасында ені ауыспалы С бағыттар болады (3б - сурет). Ауыспалы қабат ішінде иондардың магниттік спиндік моменттері қажетті бағыт қабылдағанша бұрылады. Сыртқы магнит өрісінде ауыспалы қабаттар бұзылады. Жеке домендердің магниттік моменттері магнит өрісі бағытында бұрылады (3 в - сурет).
Жартылай өткізгіштердің электромагнитік табиғаты қандай? Қоспалы электрондық немесе кемтіктік электр өткізгіштік қалай пайда болады?
Жартылай
өткізгіш құралдарының көпшілігінің
жұмыс істеуі жартылай өткізгіштік
құрылымдар (р-n) арқылы электр тоғының
өтуіне негізделген. Егер Ом заңына
бағынатын өткізгіштерді қарастыратын
болсақ, онда өткізгіштер арқылы өтетін
ток өткізгішке түсетін
кернеуге пропорционал болады:
,
мұндағы
– өткізгіштің кедергісі, ол температураға
тәуелді, ол өскенде өседі, бірақ
мен
–ға
тәуелді емес. Ал жартылай өткізгіштік
құрылымдардың
кедергісі
ток пен
кернеуге тәуелді, яғни бұлардың функциясы
болады:
=
.
Осы жағдайдан р-n
құрылымының вольт-амперлік сипаттамасы
(ВАС) сызықтық емес деген қорытынды
шығаруға болады. ВАС – жартылай өткізгіш
арқылы бір бағытта және оған кері бағытта
өтетін токтың түсірілген кернеуге
тәуелді өзгерісін график арқылы
бейнеленуі.
Электрондық-кемтіктік ауысу (р-n ауысу) бұл жартылай өткізгіштің біреуі n-типті, екіншісі р-типті электр өткізгіштікке ие екі алабы (облысы) арасындағы ауыспалы қабат (1–сурет). р-n ауысуы жартылай өткізгіштің тұтас кристалына оған акцепторлық және донорлық қоспаларды ендіру жолымен алынады.
|
1–сурет. Электрондық-кемтіктік ауысу |
Мұндай
құрылымның маңызды қасиеттерінің бірі
– ауысу маңайындағы қозғалғыш электрондар
мен кемтіктер концентрацияларының
ассимметриялы болуы. Мысалы, р-типті
алабта кемтік негізгі заряд тасушы
болып табылады және оның концентрациясы
шамасына жететін болса, ал n
- типті алабта кемтік негізгі заряд
тасушы емес және оның концентрациясы
ғана болады. Демек, р-алабтан
n-алабқа
өтерде геометриялық шекараның маңайында
кемтіктің концентрациясы едәуір өзгеруге
тиіс. Электрондарға қатысты осындай
пайымдаулар р-n
ауысудың маңында электрондардың
концентрациясы да елеулі түрде өзгеруге
тиіс екендігін көрсетеді. Заряд
тасушылар
концентрацияларының
координатқа
байланысты
осындай
үлкен
өзгеруі,
яғни
заряд
тасушылар
концентрациясы
градиентінің
болуы,
зарядты
тасымалдаудың
жаңа
түрін
тудырады
және
осындай
құрылым
үшін
біртекті
заттыкінен
өзгеше
ВАС
- тың
күшті
ассимметриясын
тудырады.
Тепе - теңдік жағдайдағы р-n ауысуында зарядтың тасымалдануы. Алдымен р-n ауысуын (1–сурет) сыртқы кернеу жоқта қарастырайық.
Бұрын айтылғандай, ауысу жазықтығы маңында, электрондар мен кемтіктер концентрацияларының үлкен градиенттері болады, бұлар р-алабтан n-алабқа кеміктердің, ал n-алабтан р-алабқа электрондардың диффузиялық ағынын тудырады. Заряд тасушыларының концентрациясы басым алабтан концентрациясы төменірек алаб бағытында диффузиясы салдарынан пайда болатын ток диффузиялық деп аталады. Газ молекулаларының диффузиясы сияқты, электрондар мен кемтіктердің диффузиясы қатты дененің бүкіл көлемі бойынша бұлардың салыстырмалы концентрациялары теңескенше жүре береді деп күтуге болады. Бірақ бұлай болмайды екен.
|
Кемтіктердің диффузиясы Кемтіктердің дрейфі Электрондардың диффузиясы Электрондардың дрейфі 2–сурет. Тепе-теңдіктегі p-n ауысу |
Кемтіктер р-алабтан диффузия жасаған кезде ол жерде акцептордың саны дәл сондай қозғалмайтын теріс иондары қалады. Осы сияқты электрондар n-алабтан диффузия жасағанда ол жерде донордың оң зарядталған қозғалмайтын иондары қалады. Демек, өткелдің маңайында кемтіктер мен электрондардың диффузиясы р-типті материалда қозғалмайтын теріс зарядтардың артық концентрациясы бар алабы, ал n-типті материалда оң зарядтың мол алабы пайда болады. Осы шекараға жақын орналасқан қозғалмайтын зарядтары бар қабат, кеңістіктік (көлемдік) заряд алабын құрайды (2–сурет).