Дослідження структури забороненої зони електретів методами термоактиваційної спектроскопії
Залежність струмів термостимульованної деполяризації. Побудова графіка залежності струму від години. Метод наближеної оцінки енергії активації. Розрахунок ширини забороненої зони методом Гарліка-Гібсона, Гроссвейнера (парціальної напівширини піку).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | практическая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 14.04.2013 |
| Размер файла | 173,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України
Запорізький національний технічний університет
Кафедра МіНЕ
Розрахунково-графічна робота
з дисципліни:
Фізика діелектриків
Тема: “Дослідження структури забороненої зони електретів
методами термоактиваційної спектроскопії”
Варіант № 6
Розробив: ст. гр. РП-311 М.Г. Онишко
Прийняв: доц. к. ф.-м. н. Г.В. Сніжной
Запоріжжя-2013
Початкові дані:
Варіант № 6
Умови поляризації: Up=75 В, d=0.25 мм, tp=100 сек.,
в=0,2 градус/сек.
Таблиця 1.1 - Залежність струмів термостимульованної деполяризації (ТСД)
|
Т, К |
І , A |
І , А |
І , А |
|
|
313 |
0,05 |
0,05 |
0,08 |
|
|
323 |
0,10 |
0,10 |
0,16 |
|
|
333 |
0,10 |
0,10 |
0,16 |
|
|
343 |
0,20 |
0,10 |
0,24 |
|
|
353 |
0,20 |
0,20 |
0,32 |
|
|
363 |
0,30 |
0,20 |
0,40 |
|
|
373 |
0,50 |
0,30 |
0,68 |
|
|
383 |
0,60 |
0,50 |
0,88 |
|
|
393 |
0,80 |
0,60 |
1,12 |
|
|
403 |
0,90 |
0,80 |
1,35 |
|
|
413 |
1,10 |
0,90 |
1,60 |
|
|
423 |
1,20 |
1,00 |
1,76 |
|
|
433 |
1,20 |
1,10 |
1,84 |
|
|
443 |
1,20 |
1,10 |
1,84 |
|
|
453 |
1,10 |
1,10 |
1,76 |
|
|
463 |
1,10 |
1,10 |
1,76 |
|
|
473 |
1,00 |
1,00 |
1,40 |
|
|
483 |
0,80 |
0,90 |
1,36 |
|
|
493 |
0,10 |
0,80 |
1,20 |
Побудуємо графік залежності струму ТСД за даними таблиці 1.1
Побудуємо логарифмічну залежність струму ТСД вузькозонного діелектрика B12SO20 за наступною таблицею.
Таблиця 1.2 - Вихідні данні для графіків
|
Т, К |
LnI |
LnI |
LnI |
|
|
313 |
-3 |
-3 |
-2,53 |
|
|
323 |
-2,3 |
-2,3 |
-1,83 |
|
|
333 |
-2,3 |
-2,3 |
-1,83 |
|
|
343 |
-1,61 |
-2,3 |
-1,43 |
|
|
353 |
-1,61 |
-1,61 |
-1,14 |
|
|
363 |
-1,2 |
-1,61 |
-0,92 |
|
|
373 |
-0,69 |
-1,2 |
-0,39 |
|
|
383 |
-0,51 |
-0,69 |
-0,13 |
|
|
393 |
-0,22 |
-0,51 |
0,11 |
|
|
403 |
-0,11 |
-0,22 |
0,3 |
|
|
413 |
0,1 |
-0,11 |
0,47 |
|
|
423 |
0,18 |
0 |
0,57 |
|
|
433 |
0,18 |
0,1 |
0,61 |
|
|
443 |
0,18 |
0,1 |
0,61 |
|
|
453 |
0,1 |
0,1 |
0,57 |
|
|
463 |
0,1 |
0,1 |
0,57 |
|
|
473 |
0 |
0 |
0,34 |
|
|
483 |
-0,22 |
-0,11 |
0,31 |
|
|
493 |
-2,3 |
-0,22 |
0,18 |
Побудуємо струми ТСД у координатах Арреніуса за даними таблиці 3
Побудуємо графік залежності струму від часу. Для знаходження часу будемо користуватися наступною формулою:
t = ?T / в
?T - зміна температури; в = 0,2 град/с - швидкість нагріву.
Залежність струму від часу від поляризуючого поля.
заборонена зона гібсон гроссвейнер
Таблиця 1.3 - Залежність струму від часу
|
І , A |
І , А |
І , А |
t, с |
|
|
0,05 |
0,05 |
0,08 |
0 |
|
|
0,10 |
0,10 |
0,16 |
50 |
|
|
0,10 |
0,10 |
0,16 |
100 |
|
|
0,20 |
0,10 |
0,24 |
150 |
|
|
0,20 |
0,20 |
0,32 |
200 |
|
|
0,30 |
0,20 |
0,40 |
250 |
|
|
0,50 |
0,30 |
0,68 |
300 |
|
|
0,60 |
0,50 |
0,88 |
350 |
|
|
0,80 |
0,60 |
1,12 |
400 |
|
|
0,90 |
0,80 |
1,35 |
450 |
|
|
1,10 |
0,90 |
1,60 |
500 |
|
|
1,20 |
1,00 |
1,76 |
550 |
|
|
1,20 |
1,10 |
1,84 |
600 |
|
|
1,20 |
1,10 |
1,84 |
650 |
|
|
1,10 |
1,10 |
1,76 |
700 |
|
|
1,10 |
1,10 |
1,76 |
750 |
|
|
1,00 |
1,00 |
1,40 |
800 |
|
|
0,80 |
0,90 |
1,36 |
850 |
|
|
0,10 |
0,80 |
1,20 |
900 |
Будуємо графік залежності I(T).
Розрахуємо величину накопиченого заряду електретного стану в залежності від поляризуючого поля і концентрацію носіїв заряду для пиків першого графіка. За графіком залежності струму від часу, використавши метод трапецій, знайдемо сумарну величину накопиченого заряду для всіх графіків. А поділивши отримані значення величини накопиченого заряду на параметри зразка та на заряд електрона, отримаємо значення концентрації носіїв заряду.
Далі розрахуємо питомий заряд електретного стану в залежності від поляризую чого поля та повне число носіїв заряду для всіх графіків. Поділивши значення величини накопиченого заряду на заряд електрона, знайдемо повне число носіїв заряду. Розраховуємо за наступними формулами:
Q1 = (I1 + I2) * (t2 - t1) / 2
Qv1 = Q01 / a / b / с
Отримані данні приведені у таблиці 1.4.
Таблиця 1.4 - Значення накопиченого заряду, концентрації носіїв заряду.
|
Графік 1 |
Графік 2 |
Графік 3 |
||
|
Q , Кл |
135 |
20 |
65 |
|
|
Qv, Кл/м3 |
270 |
40 |
130 |
Тепер перейдемо до визначення енергії активації
I) Метод. Метод наближеної оцінки енергії активації.
Метод засновано на співвідношенні:
E = A*k*Tmax
де k - стала Больцмана;
Tmax - тмпература максимуму;
А - коефіцієнт пропорційності.
Таблиця 1.5 - Розрахунок ширини забороненої зони.
|
Графік 1 |
Графік 2 |
Графік 3 |
||
|
Тmax, К |
423 |
458 |
438 |
|
|
E, еВ |
0,912 |
0,988 |
0,944 |
Розраховуємо за формулою:
Ea = A*Tmax*kb
Ea - енергія активації.
kb - стала Больцмана.
Tmax- максимальна температура.
ІІ) Метод. Метод Гарліка-Гібсона(метод початкового підйому)
Цей метод є оптимальним через незалежність розрахунку енергії активації від порядку кінетики релаксаційного процесу.
Нахил прямої, що утворюється при побудові початкової ділянки піка струму в координатах Арреніуса (Рисунок 1.3 - LnI=f(1/kT)) дає значення енергії активації.
Нахил прямої розрахуємо з формули:
(2.2)
Таблиця 1.6 - Розрахунок ширини забороненої зони методом Гарліка - Гібсона
|
Графік 1 |
Графік 2 |
Графік 3 |
||
|
W, еВ |
0,323 |
0,395 |
0,457 |
Формула для розрахунку:
Ea1 = tgб = (y2 - y1) / (x2 - x1)
Враховуючи, що більш точним є методом початкового підйому (метод Гарліка - Гібсона) скоректуємо значення постійної А для всіх графіків та різних піків.
А = Ea//Tmax/kb , (2.3)
де kb =8,625*10-5 еВ
Таблиця 1.7 - Коефіцієнт пропорційності А для різних пиків за різних умов поляризації
|
Е, еВ |
Тмax, К |
А |
Асер |
|
|
0,323 |
423 |
9,245 |
12,107 |
|
|
0,395 |
458 |
9,578 |
||
|
0,457 |
438 |
14,643 |
ІІІ) Метод. Метод Гроссвейнера (метод парціальної напівширини піка)
Енергія активації електрично активних дефектів впливає не лише на температурне положення піка ТСД струму, а і на температурну ширину цього піка. У такий спосіб можна поставити зворотну задачу: визначення енергії активації по температурній ширині піка. Вперше цю задачу вирішив Гроссвейнер (стосовно до термовисвічування). Суть цього метода полягає в тому, що по кривій термостимульованого струму поряд із температурою максимуму визначається низькотемпературна і високотемпературна на півширина піка.
Рисунок 2.11 - Характерні точки кривої термостимульованого току.
Приклад розрахунків:
Ea = G*k*Tm*(Tm - ?T) / ?T
Ea - енергія активації;
G - постійний коефіцієнт, дорівнює 1,5;
k - стала Больцмана;
Tm - максимальна температура піка;
Таблиця 1.8 - Розрахунок ширини забороненої зони методом парціальної напівширини піку (методом Гроссвейнера).
|
Графік 1 |
Графік 2 |
Графік 3 |
||
|
Тmax, К |
423 |
458 |
438 |
|
|
E, еВ |
0,415 |
0,513 |
0,587 |
Вважаючи енергію активації знайденою за методом Гарліка - Гібсона найбільш достовірною визначимо абсолютну та відносну похибку усіх останніх методів. Візьмемо А = 25.
Таблиця 1.10 - Похибки визначення енергій активації (еталон - метод Гарліка - Гібсона)
|
Метод |
Графік 1 |
Графік 2 |
Графік 3 |
||
|
Наближена оцінка ен. Активації |
E, еВ |
0,912 |
0,988 |
0,944 |
|
|
?, еВ |
0,589 |
0,593 |
0,487 |
||
|
д |
64,5 |
60,0 |
51,6 |
||
|
Метод Гроссвейнера |
E, еВ |
0,415 |
0,513 |
0,587 |
|
|
?, еВ |
0,092 |
0,118 |
0,13 |
||
|
д |
22,2 |
23,0 |
22,1 |
||
|
Гарліка Гіббсона |
Е, еВ |
0,323 |
0,395 |
0,457 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розрахунок символічним методом напруги і струму заданого електричного кола (ЕК) в режимі синусоїдального струму на частотах f1 та f2. Розрахунок повної, активної, реактивної потужності. Зображення схеми електричного кола та графіка трикутника потужностей.
задача [671,7 K], добавлен 23.06.2010Розрахунок напруги i струмів електричних кіл в режимi синусоїдального струму на частотах. Векторні діаграми струмів в гілках ЕК. Розрахунок вхідного опору кола. Обчислення падіння напруги на елементі. Комплексна та активна потужність електричного кола.
контрольная работа [341,3 K], добавлен 06.11.2016Складання схем заміщення прямої, зворотньої та нульової послідовностей і розрахунок опорів їх елементів. Розрахунок надперехідних і ударних струмів КЗ від енергосистеми. Побудова векторних діаграм струмів КЗ і напруг по місцю несиметричного КЗ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.02.2013Перетворення у схемі; заміна джерела струму на еквівалентне; система рівнянь за законами Кірхгофа. Розрахунок струмів холостого ходу методами двох вузлів, вузлових потенціалів і еквівалентного генератора; їх порівняння. Визначення показань вольтметрів.
курсовая работа [85,3 K], добавлен 30.08.2012Дослідження стану електронів за допомогою фотоелектронної й оптичної спектроскопії. Аналіз електронної й атомної будови кристалічних і склоподібних напівпровідників методами рентгенівської абсорбційної спектроскопії. Сутність вторинної електронної емісії.
реферат [226,5 K], добавлен 17.04.2013Побудова рівняння Кірхгофа, балансу потужностей та потенційної схеми контуру. Обчислення фазних і лінійних струмів; струму в нейтральному проводі; активної, реактивної і повної потужності кола. Побудова в масштабі векторної діаграми напруг і струму.
контрольная работа [380,0 K], добавлен 18.01.2011Обґрунтування силової схеми тягового електропривода для заданого типу локомотива. Вибір схеми автономного інвертора напруги. Розрахунок струму статора для зон регулювання та електрорухомої сили ротора. Обчислення зони пуску та постійної потужності.
курсовая работа [503,1 K], добавлен 10.11.2012Вибір основного електротехнічного обладнання схеми системи електропостачання. Розрахунок симетричних та несиметричних режимів коротких замикань. Побудова векторних діаграм струмів. Визначення струму замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 21.08.2012Аналіз роботи і визначення параметрів перетворювача. Побудова його зовнішніх, регулювальних та енергетичних характеристик. Розрахунок і вибір перетворювального трансформатора, тиристорів, реакторів, елементів захисту від перенапруг і аварійних струмів.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.05.2015Оцінка ймовірності знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі. Визначення положення рівня Фермі, розрахунок температурної залежності власної концентрації носіїв заряду у вихідному напівпровіднику та побудова графіка.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 18.12.2009Застосування автономних інверторів напруги, асинхронних електродвигунів. Силова схема тягового електропривода локомотива, форми живлячої напруги. Розрахунок фазних струмів двофазної системи "автономний інвертор напруги - асинхронний електродвигун".
курсовая работа [548,4 K], добавлен 10.11.2012Вибір трансформаторів підстанції. Розрахунок струмів КЗ. Обмеження струмів КЗ. Вибір перерізів кабельних ліній. Вибір електричних апаратів і провідників розподільчих пристроїв. Вибір трансформаторів струму. Вибір шин і ізоляторів. Власні потреби підстанці
курсовая работа [560,2 K], добавлен 19.04.2007Розрахунок та дослідження перехідних процесів в однофазній системі регулювання швидкості (ЕРС) двигуна з підлеглим регулювання струму якоря. Параметри скалярної системи керування електроприводом асинхронного двигуна. Перехідні процеси у контурах струму.
курсовая работа [530,2 K], добавлен 21.02.2015Визначення порів елементів схеми заміщення та струму трифазного короткого замикання. Перетворення схеми заміщення. Побудова векторних діаграм струмів та напруг для початкового моменту часу несиметричного короткого замикання на шинах заданої підстанції.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.10.2012Функціональні властивості ядерного реактора АЕС, схема та принцип роботи. Вигорання і відновлення ядерного палива. Розрахунок струму в лінії. Визначення втрат напруги в лінії. Побудова графіків електричної залежності потенціалу індикаторного електрода.
реферат [484,0 K], добавлен 14.11.2012Застосування індуктивних нагромаджувачів, розрахунок параметрів. Процеси розмикання струму та генерації електронного пучка. Дослідження характеристик електронного прискорювача з плазмоерозійним розмикачем в залежності від індуктивності нагромаджувача.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 22.09.2011Розрахунок навантаження для обмоток трансформаторів та струмів короткого замикання. Електроустаткування вимикачів, роз'єднувачів і трансформаторів власних потреб підстанції струму. Річна відпустка електроенергії, калькуляція собівартості її трансформації.
дипломная работа [215,2 K], добавлен 15.12.2010Зміст перетворень в електричних колах та їх розрахунку за допомогою рівнянь Кірхгофа. Метод контурних струмів і вузлових потенціалів. Баланс потужностей та топографічна векторна діаграма. Визначення діючих та миттєвих значень струмів у всіх вітках.
контрольная работа [157,4 K], добавлен 19.08.2011Енергетична взаємодія системи перетворювального обладнання тягової підстанції постійного струму із системою зовнішнього електропостачання. Фізичне та комп’ютерне моделювання випрямлення електричної енергії у несиметричних режимах, зіставлення результатів.
дипломная работа [10,0 M], добавлен 18.05.2015Розрахунок символічним методом напруги і струму електричного кола в режимі синусоїдального струму, а також повну потужність електричного кола та коефіцієнт потужності. Використання методу комплексних амплітуд для розрахунку електричного кола (ЕК).
контрольная работа [275,3 K], добавлен 23.06.2010
