تبليغاتX
تازه های فیزیک و نجوم - ابررسانا

مقاومت اهمی و مقاومت غیر اهمی

 نمودار جریان بر حسب ولتاژ  برای  مقاومت‌هایی كه از قانون اهم پیروی می‌كنـند ، به صورت خط راستی است كه از مبدا می‌گذرد و شیب آن ثابت و برابر وارون مقاومت‌ است . چنین مقاومت‌هایی را مقاومت اهمی می‌نامند .

در نتیجه با توجه به نمودار فوق می‌تودن گفت كه دیود ، غیراهمی است . علاوه‌براین دیود در یك جهت جریان را از خود عبور می‌دهد  ودر جهت دیگر عملا عبور نمی دهد .

" تمرین

 

در شكل زیر ولتاژ متناوب سینوسی به مدار اعمال می‌شود. نمودار تغییرات ولتاژ  دوسر مقاومتR   را رسم كنید .

 

 

 

پاسخ :  دیود در یك جهت جریان را ازخود عبورمی‌دهد بنابراین نمودار فقط شامل ولتاژهای مثبت خواهد بود نمودار ولتاژ به صورت زیراست . در یك نیم­دوره كه دیود در پیش‌ولت موافق قراردارد جریان از دیود عبور می‌كند و در نیم دوره‌ی دوم كه جهت جریان تغییر می‌كند، دیود در پیش‌ولت مخالف قرار می­گیرد و جریان را از خود عبور نمی‌دهد­، به این یكسوسازی­، یكسوسازی نیم‌موج می‌گویند

 

 

 

" تمرین

 

اگر درمدار مثال ولتاژ دندانه‌ای مطابق شكل اعمال كنیم،  نمودار ولتاژ دو سر R  را رسم كنید

 

 

 

پاسخ

 

 

" تمرین

 

در یك نیمرسانا  گاف انرژی بین  نوار ظرفیت و نوار رسانش  1.25 eV  است. طول موج آستانه برای جذب نور در آن چند میكرون است ؟

پاسخ

برای آن‌كه فوتونی توسط نیمرسانا جذب شود باید حداقل انرژی آن برابر گاف انرژی باشد كه‌بتواند الكترونی را از نوار ظرفیت به نوار رسانش ببرد

 

E = 1.25 eV

 

E = hn = hC / l  

l = hC / E = 4.14 ´ 10 – 15 ´ 3 ´ 10 8  / 1.25 =   9.9 ´ 10 – 7 m = 0.99  mm

" تمرین

 در یك نیمرسانا  گاف انرژی بین  نوار ظرفیت و نوار رسانش 1 eV است. طول موج فوتونی كه می‌تواند باعث گذار یك الكترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش­شود ،چقدر است ؟

۱. 1.2 m              1.2 nm              3.     4 mm    4.      1.2 ´ 10 - 7 m

 

گزینه ««  1  »»

انرژی فوتون باید حداقل برابر گاف انرژی باشد تا بتواند باعث گذار یك الكترون شود :

E = hn = hC / l           l = hC / E = 4.14 ´ 10 – 15 ´ 3 ´ 10 8  /  1=   12.42 ´ 10 – 7 m = 1.242  mm

" تمرین

 در یك دیود كه نور گسیل می‌كند ،  در اثر گذار  الكترون از نوار رسانش به نوار ظرفیت نور گسیل می‌شود . اگر طول موج‌نور 6600 Ao  باشد ، گاف انرژی بین  نوار رسانش و نوار ظرفیت تقریباً چند eV  است؟

1. 1                   2.   1.9              3.     0.9                        4.  3

 

گزینه ««  2  »» 

" تمرین

 در یك دیود   DVo  در ناحیه ی تهی برابر  0.5 V   و عرض ناحیه‌ی تهی   2 mm  است . میدان الكتریكی در ناحیه‌ی تهی چندN / C    است ؟

1.   2.5 ´ 10 - 5

2.     10 - 6

3.   4 ´ 10 - 6

4.   2.5 ´ 10  5

 

گزینه ««  4  »» 

Eo = DVo / d    ]        Eo = 0.5 / ( 2 ´ 10 – 6 ) = 2.5 ´ 10 5 N / C

 

" تمرین

 

  نمودار شدت جریان برحسب ولتاژ یك دیود با پیش‌ولتِ‌موافق كدام است ؟

 

 

 

گزینه ««  1  »» 

" تمرین

  دیود وسیله‌ای است برای .........

  1. قطع جریان الكتریكی یا وصل جریان الكتریكی
  2. ایجاد جریان الكتریكی متناوب
  3. ایجاد ولتاژ ثابت
  4. یكسو سازی جریان الكتریكی

 

گزینه ««  4  »» 

" تمرین

دیود قطعه‌ای است كه مقاومت آن برای ..........

  1. جریان‌هایی كه از هر دوسوی آن می‌گذرد زیاد است .
  2. جریان‌هایی كه از هر دوسوی آن می‌گذرد بسیار كم است .
  3. جریان‌هایی كه از یك سوی معین آن می‌گذرد بسیار زیاد و در سوی مخالف آن ناچیز است .
  4. مقاومت قابل تنظیم مدار استفاده می‌شود و مقاومت آن ثابت نیست

 

گزینه ««  3  »»

 

" تمرین

 

 در ناحیه‌ تهی بین پیوندگاه p - n     ...........

  1. هیچ حامل بار آزاد وجود ندارد .
  2. فقط الكترون‌ها وجود دارند .
  3. فقط حفره‌ها وجود دارند .
  4. حامل بار آزاد كم است .

 

گزینه ««  4  »» 

" تمرین

 

جهت میدان الكتریكی داخلی دیودp - n   ، در ناحیه ی پیوندگاه كدام است ؟

  1. از n  به p
  2. از p  به n
  3. بخشی از n  به p  و بخشی از p  به n
  4. در این ناحیه میدان الكتریكی وجود ندارد .

 

گزینه ««  1  »» 

 

 

 

" تمرین

 

 نمودار پتانسیل الكتریكی در ناحیه‌ی پیوندگاه در شكل مقابل برحسب فاصله كدام است؟

 

 

 

 

گزینه ««  4  »»

" تمرین

 دیود باپیش‌ولتِ موافق جریان الكتریكی را عبور ...........و با پیش‌ولتِ مخالف جریان الكتریكی را عبور ..................

  1. می‌دهد ،  می‌دهد .
  2. می‌دهد ،  نمی‌دهد .
  3. نمی‌دهد ،  نمی‌دهد .
  4. نمی‌دهد ،  می‌دهد .

 

گزینه ««  2  »» 

" تمرین

 كدام دیود جریان الكتریكی را از خود عبور می‌دهد ؟

 

 

 

 

1.   )1)         2.    ) 2)       3.  ) 1) و ) 2 )         4. هیچ‌كدام

 

گزینه ««  2  »»

 

دیود ( 1 ) در پیش ولت مخالف قرار دارد و جریان از آن عبور نمی كند . ولی دیود ( 2 ) در پیش ولت موافق قرار دارد و جریان از آن عبور می كند .

 

" تمرین

  كدام نمودار زیر تغییرات شدت‌جریان برحسب  اختلاف‌پتانسیل دوسر دیود را درست نشان می‌دهد

  

 

 

گزینه ««  1  »»

 دیود یك رسانای غیراهمی است.

" تمرین

 با توجه به مدار شكل مقابل نمودار ولتاژ دو سر مقاومت برحسب زمان كدام است ؟

 

 

 

 

 

گزینه ««  3  »»

 در یك نیم­دوره كه دیود در پیش‌ولت موافق قراردارد جریان از دیود عبور می‌كند و در نیم دوره‌ی دوم كه جهت جریان تغییر می‌كند، دیود در پیش‌ولت مخالف قرار می­گیرد و جریان را از خود عبور نمی‌دهد­، به این یكسوسازی­، یكسوسازی نیم‌موج می‌گویند

 

" تمرین

 نوار رسانش در یك رسانا :

  1. بالاترین نوار پر آن است .
  2. پایین ‌ترین نوار خالی آن است .
  3. نوار بخشی پر است .
  4. وجود ندارد ،  زیرا نوار رسانش مربوط به نیمرسانا ست .

 

گزینه ««  3  »» 

" تمرین

 كدام یك از جملات زیر نادرست است؟

  1. در یك رسانا گذار بین نواری عملاً اتفاق نمی‌افتد .
  2. بالاترین نوار پر در یك نیمرسانا نوار رسانش نام دارد .
  3. در رسانا تنها آن دسته از الكترون‌ها در رسانش شركت می كنـند كه در نوار بخشی پر هستند .
  4. انرژی لازم برای گذار الكترون بین ترازها در جسم جامد از برانگیختگی گرمایی یا میدان الكتریكی تامین می‌شود .

 

گزینه ««  2  »» 

" تمرین

 در كدام نیمرسانا تعداد الكترون‌ها در نوار رسانش برابر تعداد حفره‌های نوار ظرفیت است ؟

  1. نیمرسانای نوع n
  2. . نیمرسانای نوع p
  3. نیمرسانای آلاییده
  4. نیمرسانای ذاتی

 

گزینه ««  4  »» 

" تمرین

  افزودن ناخالصی به یك نیمرسانا مقاومت ویژه ی آن‌را ......... می‌دهد ، زیرا ....... افزایش می‌یابد .

  1. 1.   كاهش ،  گاف انرژی                2. كاهش ،  حاملان بار
  2.           3.  كاهش ،  تعدادحاملان بار          4. افزایش ،  تعداد الكترون‌ها

 

گزینه ««  2  »» 

ابررساناها

 

مقاومت ویژه‌ی الكتریكی رساناهای فلزی با افزایش دما زیاد می‌شود . علت این پدیده افزایش تعداد برخوردها در اثر افزایش ارتعاش های گرمایی است .  اگر دما كاهش یابد ارتعاش‌های گرمایی اتم ها كم می‌شود  و انتظار داریم كه مقاومت الكتریك به تدریج كاهش یابد و در دمای صفر كلوین به صفر برسد ولی در دماهای پایین در عمل دو نوع رفتار مشاهده می‌شود

 الف )یا مقاومت الكتریكی در دمایی كه بالاتر ازصفر مطلق است به طور ناگهانی ( ونه به تدریج )صفر می‌شود مثلاً  اگر نمونه‌ای از جنس نقره را سرد كنیم مقاومت. الكتریكی آن به تدریج كاهش می یابد ، ولی در دماهای كمتر از 20 K  این كاهش مقاومت  متوقف می‌شود ،  یعنی مقاومت ثابت می‌ماند .

 

 

مقاومت ویژه‌ی الكتریكی یك رسانای فلزی در صفرمطلق را مقاومت ویژ‌ه‌ی باقی‌مانده می­نامند.

& نكته 

فلزها جامدهای بلورین هستند . ولی برخی اتم‌ها ممكن سرجای خود در شبكه‌ی بلورین نباشند یااینكه جای یك اتم در نقطه‌ای ازشبكه بلورین خالی باشد. به این بی‌نظمی‌ها ، ناكاملی می‌گوییم.  

& نكته 

 علاوه بر ارتعاش‌های اتمی ،  سازو كار دیگری نیز در جسم جامد برای ایجاد مقاومت وجود دارد كه فقط وقتی اثرمقاومتی ارتعاش‌های اتمی ناچیز شود ، قابل تشخیص است یعنی در دمای پایین ، سهم ناخالصی‌ها و ناكاملی‌های شبكه ،  در مقاومت ویژه غالب است . ناكاملی‌ها حتی وقتی‌كه ارتعاش‌های اتمی هم متوقف شود ، باعث مقاومت در مقابل حركت الكترون‌ها می‌شود .

 

 دمای TC را كه در آن افت ناگهانی مقاومت ویژه روی می‌دهد ،  دمای بحرانی یا دمای گذار به حالت ابررسانایی می‌نامند

 

ب ) یا اصلا صفر نمی‌شود . در برخی از مواد هنگام كاهش دما ،  در دمای بحرانی TC مقاومت ویژه به طور ناگهانی صفر می‌شود ، این مواد را ابررسانا می‌نامند   مثلاً  مقاومت ویژه‌ی الكتریكی قلع ( كه در دماهای بالا بیشتر از مقاومت ویژه‌ی نقره است ) در دمایی حدود 4 K  یك افت سریع پیدا می‌كند و ناگهان صفر می‌شود .در این وضعیت می گوییم قلع ابررسانا شده است . قلع در دماهای بالاتر از = 4 K   TC یك رسانای معمولی و در زیر دمای TC یك ابررسانا  است . از این­رو TC را دمای گذار به ابررسانایی نیز می‌گویند .

& نكته 

 دمای گذار به ابررسانایی برای رساناهای مختلف یكسان نیست . هر عنصر و یا آلیاژ دمای گذار به ابررسانایی را از خود نشان نمی‌دهد .

& نكته 

 برخی از فلزات كه عموماً  رساناهای بهتری هستند،  مانند نقره،  گذار به ابررسانایی را از خود نشان نمی‌دهند .

" تمرین

 مقاومت الكتریكی جسم جامد در اثر كدام یك از عوامل ایجاد می‌شود ؟

  1. ارتعاش اتمی .
  2. اندازه ی ذرات جسم .
  3. بی‌نظمی‌هایی كه در ساختار اتمی جسم وجود دارد .
  4. ارتعاش‌های اتمی و بی نظمی هایی كه در ساختار جسم جامد وجود دارد .

گزینه ««  4  »» 

 

" تمرین

  مقاومت ویژه‌ی باقیمانده ،  مقاومت ویژه‌ی الكتریكی یك رسانای فلزی  ................

  1. در نقطه‌ی ذوب آن است .
  2. در دمای اتاق است .
  3. در دمای صفر مطلق است .
  4.  در دمای صفر سلیسیوس است .

 

گزینه ««  3  »» 

" تمرین

  دمای بحرانی جامد  ،  دمایی است كه در آن مقاومت ویژه‌ی جامد  ..............

  1. ناگهان افزایش می‌یابد .
  2. ناگهان كاهش سریع پیدا می‌كند .
  3. بیشترین مقدار است .
  4. ثابت می‌گردد .

گزینه ««  2  »» 

 

" تمرین

 كدام گزینه درست است ؟

  1. همه‌ی فلزهایی كه رساناهای خوبی هستند ،  در دماهای پایین ابر رسانا می‌شوند .
  2. همه‌ی فلزها در دماهای پایین دارای مقاومت ویژه‌ی الكتریكی ثابتی می‌شوند .
  3. ابررسانایی همه‌ی عناصر در دمای 4 K رخ می‌دهد .
  4. برخی از آلیاژها در دمای بالاتر از 4K هم ابررسانا می‌شوند

گزینه ««  4 »»