Меню
ГлавнаяПокрывала и одеяла

Теория энергетической модели. Новые виды энергии о которых умалчивают. Описание восходящего потока

Эта теория вышла из теории гравитации Эйнштейна, точнее из того факта, что «пустое пространство» может иметь собственную энергию - так называемую космологическую постоянную. Эйнштейн также считал, что пространство может появиться из ниоткуда, и чем больше пространства появляется, тем больше, соответственно, энергии может быть в нем заключено.

Это могло бы объяснить быстрое расширение Вселенной, которое мы наблюдаем. Такая Вселенная могла бы расширяться бесконечно долго, пока каждый объект не окажется так далеко от любого другого объекта, что мир погрузится в полную тьму и холод.

Теория всего

Многие астрономы считают, что поиск темной энергии - бесполезное занятие. Вместо этого они ратуют за неуловимую «теорию всего», которая сама по себе разрешила бы проблему темной энергии.

Эта теория должна объяснить поведение всех объектов во Вселенной - от очень больших до очень маленьких. Пока что наши теории о том, как работает Вселенная, делятся на крупномасштабные теории (вроде теории гравитации) и мелкие теории (вроде квантовой механики).

Хотя решение проблемы темной энергии таким образом логически обосновано, нахождение этой теории оказалось невозможным даже для самых ярких умов в физике. Нормальные законы физики будто «ломаются», достигая квантового уровня. Поиск продолжается в любом случае.

Новая фундаментальная сила

Все фундаментальные взаимодействия или силы, которые мы знаем (гравитация, электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействие), работают в разных диапазонах. Некоторые влияют только на объекты атомарных размеров, другие же определяют движение планет и формирование галактик.

Эта теория темной энергии утверждает, что существует фундаментальное взаимодействие, которого мы пока не нашли и которое действует на гигантских масштабах, которые можно наблюдать только после достижения Вселенной определенных размеров. Оно работает в противовес гравитации и растягивает объекты прочь друг от друга.

Ученые полагают, что поскольку эта сила действует на таких больших масштабах, мы пока не сталкивались с ней в повседневной жизни и на измерения, проводимые на Земле, она тоже не влияет. Никто не знает, временная или постоянная эта сила. В зависимости от ответа на этот вопрос, Вселенная будет лишь расширяться вечно и станет холодной, либо расширяться и сжиматься периодически время от времени.

Теория гравитации Эйнштейна ошибочна

Попробуйте сказать одному из умнейших физиков, которые когда-либо жили на земле, что его (по общему признанию) самая знаменитая теория неверна… ну да, это сложно представить. Теория гравитации Эйнштейна утверждает, что всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу, и сила притяжения зависит исключительно от масс объектов и расстояния между их центрами.

И все же некоторые физики считают, что эта теория может быть ошибочна, и разрабатывают новые теории гравитации, которые могли бы объяснить темную энергию. В этих теориях они оборачивают влияние гравитации на крупных масштабах так, что каждый объект отталкивает любой другой.

Хотя эти теории не могут похвастать серьезной экспериментальной поддержкой (а модель гравитации Эйнштейна проверялась многократно), они объясняют, почему Вселенная расширяется. Согласно этим новым моделям гравитации, наша Вселенная снова достигнет состояния холодной тьмы после быстрого расширения.

Замедление времени

Если вы когда-нибудь смотрели фильм «Интерстеллар», вы точно слышали об эффекте замедления времени. Это явление происходит, когда объекты движутся близко к скорости света: время замедляется.

Та же идея представлена в парадоксе близнецов, когда один близнец отправляется на космический корабль, который движется на скорости света, а его брат остается на Земле. Когда они снова встречаются после нескольких лет разделения, близнец на Земле оказывается значительно старше своего брата-космонавта.

Недавно Эдвард Кипреос, профессор Университета Джорджии, в статье представил мнение, что только движущийся объект сам по себе подвергается замедлению времени. (Обычно человек-наблюдатель быстро движущегося объекта также испытывает эти эффекты).

Из этого следует, что в прошлом время должно было двигаться быстрее. Это устраняет необходимость иметь отталкивающую силу или вещество, поскольку кажущееся расширение Вселенной будет простым просчетом расстояний, которые были затронуты замедлением времени.

Если эта теория верна, она не только вступит в противоречие с другой известной теорией Эйнштейна (специальной теорией относительности), но и будет означать, что наша Вселенная статична. Она никогда не расширяется и не сжимается.

Экзотическая новая частица

Эта теория на тему частиц и полей витает в воздухе уже столетия. Мы знаем, что электрон создает электрическое поле, а также, совсем недавно, гравитационное поле стали ассоциировать с «гравитоном» - «частицей-переносчиком силы» гравитации. Физики частиц и теоретики нормально относятся к мысли, что энергия отдельного поля должна переноситься частицами, а не самим полем.

Эту концепцию можно применить на темную энергию, и тогда темная материя (на которую приходятся остальные 27% Вселенной) будет ее частицей-переносчиком силы. Поскольку некоторые частицы ненаблюдаемы в принципе (тот же гравитон), эта идея вполне имеет право на жизнь. Только вот доказательств, говорящих в ее пользу, крайне мало. У нас просто нет способа измерить хоть какое-нибудь свойство, связанное с темной энергией или темной материей.

Теории f(R)

Теории f(R) — это модели нынешней кривизны Вселенной (где кривизна обозначается как R). В 2007 году ученые из Университета Чикаго показали, что при определенном значении R может быть создана модель Вселенной, в которой не требуется темная энергия для объяснения расширения Вселенной.

Этот тип Вселенной сглаживает себя таким образом, что его общая кривизна сводится к минимуму, создавая сверхгравитационно-подобную силу, которая может либо притягивать, либо отталкивать объекты в зависимости от поставленных условий.

Теоретики Университета Чикаго согласны в том, что для выполнения этой теории дополнительная сила должна исчезать там, где сила гравитации относительно сильна (например, в масштабах планет и галактик), и проявляться только в самых больших масштабах. Группа астрономов из Пекинского университета начала проводить измерения кластеров, чтобы убедиться, что теория f(R) может быть правильным описанием нашей Вселенной.

Множественные вселенные и антропный принцип

Один из грандиознейших провалов современной физики состоит в прогнозе действительной величины темной энергии. Квантовая теория предсказывает очень малое число, но физики рассчитывают число в 10 120 раз больше.

Вот здесь-то в игру вступает антропный принцип. Он состоит в том, что фундаментальные константы физики и химии (такие как скорость света, гравитационная постоянная и т. п.) «подходят» для поддержания жизни в отдельно взятой Вселенной, но могут иметь иные значения в других вселенных. В бесконечном множестве параллельных вселенных, кажется вполне вероятным, что может появиться и наша вселенная, с заданными значениями темной энергии, подходящей для формирования жизни.

Виртуальные частицы

Очень странная. Она позволяет всяким штукам появляться из ниоткуда и уходить в никуда, разрушая все идеи, которые нам закладывали в голову в старших классах. «Материя не может быть создана или уничтожена», учили нас. Она должна лишь переходить из одного состояния в другое.

Эта теория берет за основу идею виртуальных частиц - мелких частичек материи, которые появляются и исчезают. Это постоянное появление и исчезновение частиц высвобождает энергию, потому что материя преобразуется в энергию, когда эти частицы исчезают.

Физики считают, что именно так пространство само по себе может набрать достаточно непрерывной энергии, чтобы создать «отрицательное давление», которое вызывает расширение Вселенной. Если эта теория верна, энергетическое пространство, получаемое от этих виртуальных частиц, может быть таинственной темной энергией, и наша Вселенная будет продолжать расширяться до тех пор, пока этот процесс протекает.

Квинтэссенция

Количество теорий в этом списке показывает, насколько мы далеки от полного понимания нашей Вселенной. Каждая теория вносит свой вклад в будущее развитие нашего мира, и понять, какая из них верна, пока не представляется возможным.

Расшифровка темной энергии может открыть двери в совершенно новый раздел физики, либо кардинально поменять уже существующие. Поэтому многие физики и астрономы пытаются разгадать это большое, загадочное, «темное вещество», которое управляет эволюцией нашей Вселенной.

Последняя теория темной энергии в нашем списке будет и самой странной. Вселенная, в которой преобладает «квинтэссенция», будет полна «энергетической жидкости». Другие физики называют эту энергию «фантомной энергией».

Идея заключается в том, что эта квинтэссенция меняется со временем, а ее плотность энергии увеличивается. Судьба такой Вселенной закончится Большим Разрывом, когда Вселенная буквально взорвется, поскольку сами атомы не смогут противостоять силе, которая их растаскивает и разрывает на части.

Уничтожено будет абсолютно все.

рПУФПСООЩК БДТЕУ РПМОПЗП ФЕЛУФБ РХВМЙЛБГЙЙ Ч ПЛТХЦЕОЙЙ ФЕНБФЙЮЕУЛЙ ВМЙЪЛЙИ НБФЕТЙБМПЧ УН. РП УУЩМЛЕ

!?! рП УФТБОЙГБН УЧПВПДОП ТБУРТПУФТБОСЕНПЗП ЬМЕЛФТПООПЗП ЦХТОБМБ "ъпчх тйфн":

обрпнйобойе 13 меф урхуфс:

хтпчой йофеммелфхбмшоп-руйийюеулпзп уфбопчмеойс ч учефе чпуфпюощи фтбдйгйк

ч ПДОПК ЙЪ ЛОЙЗ ЧЕУШНБ РПЮЙФБЕНПЗП ОБНЙ БЧФПТБ НЩ ПФНЕФЙМЙ ДМС УЕВС ФБЛХА НЩУМШ: «уХФШ ЖЙМПУПЖЙЙ УПУФПЙФ Ч ФПН, ЮФПВЩ РТЙОЙНБФШ чУЕМЕООХА ФБЛПК, ЛБЛБС ПОБ ЕУФШ, Б ОЕ Ч ФПН, ЮФПВЩ ОБУЙМШОП РЩФБФШУС РПДПЗОБФШ ЕЕ Л ЛБЛПК-ФП ЧЩДХНБООПК ЖПТНЕ » (тПВЕТФ иБКОМБКО. йПЧ, ЙМЙ ПУНЕСОЙЕ УРТБЧЕДМЙЧПУФЙ. н.2003З .). б Ч ОБЫЕК РТБЛФЙЮЕУЛПК ДЕСФЕМШОПУФЙ НЩ ДБЦЕ ОЕ ЖЙМПУПЖУФЧХЕН, Б РТПУФП УФБТБЕНУС ЦЙФШ ЕУФЕУФЧЕООП Й ХДПВОП ДМС ОБУ. дБ Й РПФПН, ЛПЗДБ РТЙИПДЙФУС РЕТЕДБЧБФШ МАДСН УЧПК ПРЩФ РУЙИПМПЗЙЮЕУЛЙН СЪЩЛПН, НЩ РТПУФП ТБУУЛБЪЩЧБЕН, РТПУФП ПРЙУЩЧБЕН ФБЛ, ЛБЛ НЩ ЧЙДЙН, ОЕ РПДЗПОСС РПД ЛБЛЙЕ-ФП ЖЙМПУПЖУЛЙЕ УЙУФЕНЩ Й ФТБДЙГЙЙ. рПЮЕНХ НЩ ПВ ЬФПН УЕКЮБУ УЛБЪБМЙ?

рПФПНХ ЮФП Х ОБУ ЮБУФП Й ДП УЙИ РПТ УРТБЫЙЧБАФ, ЮФП ЬФП ЪБ «ХТПЧОЙ ЙОФЕММЕЛФХБМШОП-РУЙИЙЮЕУЛПЗП УФБОПЧМЕОЙС (ЧПУИПЦДЕОЙС ЙМЙ ТБЪЧЙФЙС…)» НЩ РТЙДХНБМЙ? й ЗПЧПТСФ, ОЕ МХЮЫЕ МЙ ОБЫ ПРЩФ ПРЙУБФШ ЛБЛЙН-ФП ФТБДЙГЙПООЩН СЪЩЛПН - ОБХЛЙ, ТЕМЙЗЙЙ ЙМЙ ЕЭЕ ЛБЛПК УЙУФЕНЩ? оХ ЮФП ОБ ЬФП НПЦОП УЛБЪБФШ?

чП-РЕТЧЩИ, НЩ ОЕ ЪБОЙНБЕНУС РТПРБЗБОДПК ЛБЛПК-ОЙВХДШ ОБХЛЙ ЙМЙ ЛБЛПК-МЙВП ТЕМЙЗЙЙ (ЛБЦДЩК ЙЪ ОБЫЙИ ЮЙФБФЕМЕК ЧПМЕО Ч УЧПЙИ НЙТПЧПЪЪТЕОЮЕУЛЙИ ХВЕЦДЕОЙСИ Й ОБХЮОЩИ РТЕДРПЮФЕОЙСИ ).

чП-ЧФПТЩИ, Ч ТЕМЙЗЙСИ Й ОБХЛБИ НЩ ОЕ ХЧЙДЕМЙ ФЕИ УТЕДУФЧ, ЛПФПТЩЕ НЩ ЙУРПМШЪХЕН. рПЬФПНХ Й ОЕ ЧЙДЙН УНЩУМБ Ч ЙУЛХУУФЧЕООПК РТЙЧСЪЛЕ Л ЛБЛПК-МЙВП ТЕМЙЗЙЙ ЙМЙ ЛБЛПК-ФП ОБХЛЕ, ДБЦЕ Л РУЙИПМПЗЙЙ, ОБ ЛПФПТПК НЩ РТЕЙНХЭЕУФЧЕООП ПУОПЧЩЧБЕНУС Ч УЧПЕК РТБЛФЙЛЕ.

ч-ФТЕФШЙИ, ЛБУБСУШ ОБХЛЙ, НЩ ДБЦЕ Ч РУЙИПМПЗЙЙ Й ЖЙЪЙЛЕ ОЕ ОБЫМЙ ЮЕФЛЙИ УППФЧЕФУФЧЙК ФПНХ, П ЮЕН НЩ ЗПЧПТЙН. иПФС ОБЧПДСЭЙЕ НЩУМЙ ЧУФТЕЮБАФУС ЛБЛ Ч ОБХЛБИ, ФБЛ Й ТЕМЙЗЙСИ. йНЕООП РПЬФПНХ - РТЙ ПРЙУБОЙЙ ПВПЪОБЮЕООЩИ ОБНЙ хтпчоек - НЩ Й ОЕ УФБМЙ РТЙДХНЩЧБФШ ЙУЛХУУФЧЕООЩЕ ФЕТНЙОЩ, Б РПУФБТБМЙУШ ПРЙТБФШУС ОБ ПВЭЕРПЪОБЧБФЕМШОЩЕ ФТБДЙГЙЙ.

рПЬФПНХ Й ОБЪЧБМЙ ЬФЙ ХТПЧОЙ УППФЧЕФУФЧЕООП РПОСФОЩНЙ УМПЧБНЙ: 1) НЙОЕТБМШОП-ПТЗБОЙЮЕУЛЙК, 2) ТБУФЙФЕМШОЩК, 3) ЦЙЧПФОЩК, 4) ЮЕМПЧЕЮЕУЛЙК Й Ф.Д. Й ДБЦЕ ДБЧБМЙ ЙН РПОСФОЩЕ ЛТБФЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ (УН. чМБУФЕМЙО чТЕНЕОЙ-2: ИТПОЙЛЙ ТБЪХНОПК ЦЙЪОЙ. чЧЕДЕОЙС ). й ЗПЧПТС ПВ ЬФЙИ ХТПЧОСИ, НЩ ЛБЛ ТБЪ ОЕ ЧЩДХНЩЧБЕН ФПЗП, ЮЕЗП ОЕФ Ч ДЕКУФЧЙФЕМШОПУФЙ, Б, ЧЩТБЦБСУШ УМПЧБНЙ т.иБКОМБКОБ, РТПУФП УФБТБЕНУС «РТЙОЙНБФШ чУЕМЕООХА ФБЛПК, ЛБЛБС ПОБ ЕУФШ ». йНЕООП ВМБЗПДБТС ФБЛПНХ РПДИПДХ, ОБЫБ ЛМБУУЙЖЙЛБГЙС ОЕ РТПФЙЧПТЕЮЙФ БОБМПЗЙЮОЩН ДТХЗЙН УЙУФЕНБН, ЕУМЙ ПОЙ, ЛПОЕЮОП ЦЕ, ПУОПЧЩЧБАФУС ОБ ЕУФЕУФЧЕООЩИ ДБООЩИ.

чЩ УБНЙ НПЦЕФЕ РТПЧЕТЙФШ ЬФП, УПРПУФБЧМСС ФП, ЮФП НЩ ЗПЧПТЙН, У ДТХЗЙНЙ ТБЪОЩНЙ «УЙУФЕНБНЙ» РПЪОБОЙС НЙТБ. нПЦЕН ДБЦЕ ДБФШ УЧПЕПВТБЪОЩК ПВТБЪЕГ УПРПУФБЧМЕОЙС ЙМЙ УТБЧОЕОЙС. оБРТЙНЕТ, НПЦЕФЕ ОБЫХ ЛМБУУЙЖЙЛБГЙА УТБЧОЙЧБФШ У ФЩУСЮЕМЕФОЙНЙ ФТБДЙГЙСНЙ ЧПУФПЮОЩИ ХЮЕОЙК Й КПЗЙ П Ф.О. «ЮБЛТБИ».

ч ЬФПН УМХЮБЕ, РЕТЧЩК ХТПЧЕОШ ЙОФЕММЕЛФХБМШОП-РУЙИЙЮЕУЛПЗП УФБОПЧМЕОЙС (Ч ОБЫЕК ЛМБУУЙЖЙЛБГЙЙ ) - НЙОЕТБМШОЩК, ЙМЙ НЙОЕТБМШОП-ПТЗБОЙЮЕУЛЙК - РТЙВМЙЪЙФЕМШОП УППФЧЕФУФЧХЕФ РЕТЧПК «ЮБЛТЕ» («ГЕОФТХ »). уАДБ ПФОПУЙФУС ЧУЕ Ч ДЙБРБЪПОЕ ПФ ТБУУЕСООПК ЧП чУЕМЕООПК РЕТЧЙЮОПК ЬОЕТЗЙЙ ДП ЕЕ ЛПОГЕОФТЙТПЧБООПК Ч лХОДБМЙОЙ ЖПТНЩ.

оП, УПЗМБУОП ОБЫЕК ЛМБУУЙЖЙЛБГЙЙ ХТПЧОЕК, ЙНЕООП ЬФПФ РТЙЪОБЛ СЧМСЕФУС НПНЕОФПН, ЙМЙ НЕУФПН, РЕТЕИПДБ У РЕТЧПЗП ХТПЧОС (НЙОЕТБМШОП-ПТЗБОЙЮЕУЛПЗП ) ОБ ЧФПТПК ХТПЧЕОШ (ТБУФЙФЕМШОЩК ). ьФП ЪОБЮЙФ, ЮФП РЕТЧБС ЮБЛТБ ОБИПДЙФУС ОБ ЗТБОЙГЕ ЙМЙ РЕТЕУЕЮЕОЙЙ ДЧХИ ОБЫЙИ ХТПЧОЕК Й ДБЦЕ ЧЩДЕМСЕФУС ЙНЕООП ЛБЛ ЙЪНЕОЕОЙЕ , ЙНЕООП ЛБЛ НПНЕОФ ЛБЮЕУФЧЕООПК ФТБОУЖПТНБГЙЙ ЬОЕТЗЙЙ ЙЪ ПДОПЗП УПУФПСОЙС Ч ДТХЗПЕ. фПЮОП ФБЛ ЦЕ Й У ДТХЗЙНЙ ЧЩЫЕ ТБУРПМПЦЕООЩНЙ ЮБЛТБНЙ. рПЬФПНХ ДП РЕТЧПК ЮБЛТЩ ТБУРПМБЗБЕФУС «НЙОЕТБМШОЩК ХТПЧЕОШ », Б У РЕТЧПК ЮБЛТЩ Й ЧЩЫЕ, ДП ЧФПТПК ЮБЛТЩ, РТПДПМЦБЕФУС ЧФПТПК , Ф.Е. «ТБУФЙФЕМШОЩК ХТПЧЕОШ » ОБЫЕК ЛМБУУЙЖЙЛБГЙЙ.

чЩИПДЙФ, ЗТБОЙГБ НЕЦДХ ХТПЧОСНЙ ЛБЛ ВЩ «ФПОЛБС» («ФПОЛЙК НЙТ »), ЛБЛ ВЩ «ЬОЕТЗЕФЙЮЕУЛБС» («ЬОЕТЗЕФЙЮЕУЛБС НПДЕМШ НЙТБ »). рПЬФПНХ Й УМПЦОП Ч «ЖЙЪЙЮЕУЛПН НЙТЕ» ПРТЕДЕМЙФШ, ЗДЕ ЛПОЮБЕФУС ХТПЧЕОШ НЙОЕТБМПЧ Й ОБЮЙОБЕФУС ХТПЧЕОШ ТБУФЕОЙК.

оБЧЕТОПЕ, ЧБН ЙЪЧЕУФОП Й ФП, ЮФП ХТПЧЕОШ ФТЕИ ОЙЦОЙИ ЮБЛТ Ч ЧПУФПЮОПК ФТБДЙГЙЙ ПФОПУЙФУС Л «ЗТХВЩН », Ф.Е. ЧРПМОЕ ДБЦЕ ЖЙЪЙЮЕУЛЙ ПЭХЭБЕНЩН ЬОЕТЗЙСН (Ч ФПН ЮЙУМЕ Й ОЕФТЕОЙТПЧБООЩН ПТЗБОЙЪНПН ). фБЛ Й НЩ МЕЗЛП НПЦЕН ЗПЧПТЙФШ П НЙОЕТБМШОПН Й ТБУФЙФЕМШОПН ХТПЧОСИ, ПУФБЧБСУШ Ч ТБНЛБИ ЖЙЪЙЛЙ, ИЙНЙЙ, ВЙПМПЗЙЙ Й РУЙИПМПЗЙЙ.

оП ЕУМЙ ОБН ИПЮЕФУС ПУФБЧБФШУС Ч ТБНЛБИ УПЧТЕНЕООПК УФТПЗПК ОБХЛЙ, ФП НЩ ФХФ ДПМЦОЩ РТЕЛТБФЙФШ ТБЪЗПЧПТЩ П ЛБЛЙИ-ФП «ЮБЛТБИ» Й «ЬОЕТЗЕФЙЮЕУЛЙИ ГЕОФТБИ» «ФПОЛПЗП» РМБОБ. рПФПНХ ЮФП ЕУМЙ РПОСФЙСН РЕТЧЩИ ДЧХИ ЮБЛТ НЩ МЕЗЛП ОБИПДЙН УППФЧЕФУФЧЙС Ч ЙЪЧЕУФОЩИ ОБХЛБИ П НЙОЕТБМБИ, ТБУФЕОЙСИ, ПТЗБОЙЮЕУЛЙИ Й ОЕПТЗБОЙЮЕУЛЙИ ФЕМБИ Й Ф.Д., ФП РПУМЕДХАЭЙН ЮБЛТБН ОЙЛБЛЙИ ПРТЕДЕМЕООЩИ УППФЧЕФУФЧЙК Ч УПЧТЕНЕООПК ОБХЛЕ НЩ ХЦЕ ОЕ ОБКДЕН.

дБ, ЛБЛ ЧЩ РПОСМЙ, УПЧТЕНЕООБС ОБХЛБ ПРЕТЙТХЕФ ФПМШЛП РПОСФЙСНЙ ХТПЧОС ОЙЪЫЙИ ЮБЛТ, ЙМЙ, РП ОБЫЕК ЛМБУУЙЖЙЛБГЙЙ, РПОСФЙСНЙ НЙОЕТБМШОПЗП Й ТБУФЙФЕМШОПЗП ХТПЧОЕК .

чЩИПДЙФ ФБЛ ЦЕ, ЮФП ПФ УПЧТЕНЕООЩИ МАДЕК, Ч ПФМЙЮЙЕ ПФ ЙИ ДБМЕЛЙИ РТЕДЛПЧ, УЛТЩФЩ Ч ФХНБОЕ ое-ЪОБОЙС, ЙМЙ ЪБ ЪБОБЧЕУПН «ОЕОБХЮОПУФЙ», ЛБЛПК-ФП ОБДХНБООПК «НЙУФЙЛЙ», чус тебмшобс лбтфйоб нйтб й ретурелфйчб йофеммелфхбмшоп-руйийюеулпзп уфбопчмеойс ймй чпуипцдеойс л тбъхнх юемпчелпч.

чЩИПДЙФ, МАДЙ РТПУФП-ОБРТПУФП ОЕ ТБЪЧЙЧБАФУС, ОЕ УПЧЕТЫЕОУФЧХАФУС, ОЕ ДПТБУФБАФ ДП тБЪХНБ Й юЕМПЧЕЛБ! пОЙ РП ЕУФЕУФЧЕООПК (РТЙТПДОПК) ЙОЕТГЙЙ НПЗХФ УФТЕНЙФШУС Л ЪОБОЙСН Й УПЧЕТЫЕОУФЧХ, ОП ЧУЕ ГЙЧЙМЙЪПЧБООЩЕ ГЕООПУФЙ ПВТБЭБАФ ЙИ ЧОЙНБОЙЕ Ч РТСНП РТПФЙЧПРПМПЦОХА УФПТПОХ, ЮФПВЩ ХДЕТЦБФШ МАДЕК ОБ ТБУФЙФЕМШОПН Й НЙОЕТБМШОПН ХТПЧОЕ ПВТБЪБ ЦЙЪОЙ.

рПЬФПНХ НЩ УЕЗПДОС ЮБУФП Й МЕЗЛП ЧУФТЕЮБЕН Ч ЧПУФПЮОПК МЙФЕТБФХТЕ ЪБСЧМЕОЙС П ФПН, ЮФП ЧУС УПЧТЕНЕООБС ГЙЧЙМЙЪБГЙС РП ХТПЧОА ЙОФЕММЕЛФХБМШОПЗП ТБЪЧЙФЙС МАДЕК ОБИПДЙФУС РТЕЙНХЭЕУФЧЕООП ОБ УФХРЕОЙ, ЪБОЙНБЕНПК РТЕЦОЙНЙ «ойъыйнй лбуфбнй». й ЦЙЪОЕООЩЕ ЖБЛФЩ Ч УТБЧОЕОЙЙ У ЙУФПТЙЮЕУЛЙНЙ УЧЙДЕФЕМШУФЧБНЙ ФПМШЛП РПДФЧЕТЦДБАФ ЬФП.

фБЛЙН ПВТБЪПН, ОЕУНПФТС ОБ УБНПЧПУИЧБМЕОЙС УП УФПТПОЩ «РТПЗТЕУУЙЧОПЗП» ъБРБДБ, чпуфпюобс нхдтпуфш ртйъобеф дезтбдбгйа мадек упчтенеоопк гйчймйъбгйй, ДЕЗТБДБГЙА, ЛПФПТХА ОЕ РТЙЛТЩЧБЕФ, Б ДБЦЕ, ОБПВПТПФ, ЧЩРХЛМП ЧЩУЧЕЮЙЧБЕФ УПУЕДУФЧП УП ЧУЕЧПЪНПЦОПК ФЕИОЙЛПК. уФПЙФ ФПМШЛП ХВТБФШ ФЕИОЙЛХ, ФБЛ ЪБРБДОППТЙЕОФЙТПЧБООЩЕ Й ЪБРБДОПЧПУРЙФБООЩЕ МАДЙ ГЕМЩНЙ УФТБОБНЙ ПЛБЪЩЧБАФУС ВЕУРПНПЭОЩНЙ Й УФТБЫОП ДЙЛЙНЙ. фЕИОЙЛБ ДЕМБЕФ МАДЕК ЖБЛФЙЮЕУЛЙ УМЕРЩНЙ Й УЛТЩЧБЕФ ПФ ОЙИ УБНЙИ ЙИ УФТБЫОХА ПФПТЧБООПУФШ ПФ ЕУФЕУФЧБ рТЙТПДЩ . дМС ОЙИ «ЛПОЕГ УЧЕФБ» ОБЮЙОБЕФУС ХЦЕ ОЕ У ЙУФПЭЕОЙС ЬОЕТЗЕФЙЮЕУЛЙИ ТЕУХТУПЧ РМБОЕФЩ, Б У ПФЛМАЮЕОЙС ЬМЕЛФТЙЮЕУЛПЗП ФПЛБ Ч УЕФЙ. й ФПМШЛП УФТБЫОБС ДЙЛПУФШ Й ЙОФЕММЕЛФХБМШОБС ВМЙЪПТХЛПУФШ ЪБУФБЧМСЕФ РТПДПМЦБФШ ДП ЛПОГБ ОБЙЧОП ЧЕТЙФШ БОЕЛДПФБН П «ОБХЮОПН РТПЗТЕУУЕ» МАДЕК Й П РТПЗТЕУУЙЧОПН «УРБУЙФЕМЕ» ВЕУРПНПЭОЩИ Й ЦБМЛЙИ ФЕИОПДЙЛБТЕК, ОЕУРПУПВОЩИ ЧЩЦЙЧБФШ ОБ рТЙТПДЕ…

оП ОЕ ВХДЕН УЙМШОП ПФЧМЕЛБФШУС Ч УФПТПОХ. нЩ ЧБН РТЙЧЕМЙ МЙЫШ РТПУФПК РТЙНЕТ ФПЗП, лбл ОБЫ РПДИПД (ОБЫБ ЛМБУУЙЖЙЛБГЙС ХТПЧОЕК ЧПУИПЦДЕОЙС ) УФЩЛХЕФУС У ЙЪЧЕУФОЩНЙ НЙТХ ОБХЛБНЙ Й ХЮЕОЙСНЙ. рТЙНЕТОП ФБЛЙЕ УПРПУФБЧМЕОЙС Й УТБЧОЕОЙС У ДТХЗЙНЙ УЙУФЕНБНЙ ЪОБОЙК ЧЩ НПЦЕФЕ РТПДЕМЩЧБФШ Й УБНПУФПСФЕМШОП ДМС ФПЗП, ЮФПВЩ УПЕДЙОЙФШ ФП, ЮФП ЧЩ ЮЙФБЕФЕ Х ОБУ, У ФЕН, ЮФП ЧБНЙ РТПЮЙФБОП Ч ДТХЗЙИ ЙУФПЮОЙЛБИ.

вПМЕЕ ФПЗП, обы рпдипд й ухэеуфчхеф лбл урпупв упедйоеойс тбътпъоеоощи ъобойк ч едйоха лбтфйох нйтб, ч едйощк, цйчпк прщф рпъобойс нйтб й лбл прщф збтнпойюопзп пвхуфтпкуфчб упвуфчеоопк цйъой... (лПНБОДБ ъПчх. 2005З.)

(ЖТБЗНЕОФ ЛОЙЗЙ: чМБУФЕМЙО ЧТЕНЕОЙ-2: иТПОЙЛЙ ТБЪХНОПК ЦЙЪОЙ. - тйфн, 2006.)

.S. чУА ЛОЙЗХ Ч ЖПТНБФЕ PDF ЙМЙ Ч РЕЮБФОПК ЧЕТУЙЙ НПЦОП ЪБЛБЪБФШ http://zovu.ru/index.php?dn=info&pa=forma_zakaz

!!! дПТПЗЙЕ ЮЙФБФЕМЙ Й РПУЕФЙФЕМЙ УБКФБ ъПчх.ТХ . рТЙЧЕФУФЧХАФУС УУЩМЛЙ ОБ УФТБОЙГЩ УБКФБ "ъПМПФЩЕ чТБФБ хТБМБ (ъПчх)" Й ХЛБЪБОЙС ЙУФПЮОЙЛБ РТЙ ГЙФЙТПЧБОЙЙ. тБЪНЕЭЕОЙЕ ЛПРЙЙ ОБ УЧПЙИ УБКФБИ ВЕЪ ТБЪТЕЫЕОЙС СЧМСЕФУС ОБТХЫЕОЙЕН БЧФПТУЛЙИ РТБЧ!!!

ЛЕКЦИЯ ПЭ № 6 От 10 .11.2016 г (и от 18.11.)

Фотоэлектронные и полупроводниковые приборы без Р-N перехода и их значение в электронике

1. Фотоэлектронные приборы: фоторезисторы, фото и светодиоды

2. Приборы без Р-N перехода: термо, тензо и магниторезисторы, варисторы, датчики Холла.

Билеты № 16, 17, 18.

Фотоэлектронные полупроводниковые приборы: фоторезисторы, фото и светодиоды

Фотоэлектронные (ФЭ) –это приборы, преобразующие энергию света (оптического излучения) в электрическую. В основном используются ультрафиолетовое (), видимое () и инфракрасное () излучения.

Работа ФЭ основана на внутреннем и внешнем фотоэффектах .

Внутренний фотоэффект заключается в том, что энергия света разрывает ковалентные связи атомов с электронами и они, освобождаясь, переходят из валентной зоны (ВЗ) в зону проводимости (ЗП) , обусловливая электропроводность .

При этом, согласно теории Эйнштейна, энергия фотонов света W ф должна превышать ширину запрещенной зоны полупроводника, в связи с чем фотоэффект возможен при длине волны , меньшей некоторого граничного значения λ гр, называемого «красной границей:

λ ф < λ гр = с / f = h с / ΔW зз ≈ 1,23/ ΔW зз (мкм)

с – скорость света () в вакууме; – постоянная Планка; – ширина запрещенной зоны, ограниченная дном ЗП (W c) и потолком ВЗ (W v) в электрон-вольтах (эВ) – см. ниже рисунок.

Энергетическая модель полупроводника в теории твердого тела

На основе внутреннего фотоэффекта разработано большое количество полупроводниковых ФЭ приборов: фоторезисторы, фотодиоды, фото-транзисторы, светодиоды, фототиристоры, оптроны, фотоемкости, фотоваристоры и т. д.

Внешний фотоэффект также широко используется в т.н. фотоэмиссионных ФЭ-приборах: в вакуумных фотоумножителях , передающихтелевизионных трубках (супериконоскоп, суперортикон) и др. Этот эффект заключается в том, что энергия фотона расходуется на преодоление работы выхода из вещества и приобретение электроном кинетической энергии.

Фоторезисторы

Фоторезистор – это ФЭ прибор, в котором в результате внутреннего фотоэффекта при его освещении светом возрастает электропровод-ность.

Внешний вид, обозначение и схема включения фоторезистора

Конструктивно - это тонкая пластинка или пленка из п/пр соединений кадмия, висмута или свинца 1 с двумя токопроводящимиконтактами 2 , и укрепленная на изоляционной подложке 3 . Для защиты от влаги поверхность полупроводника покрывают прозрачным лаком, а саму пластинку помещают в пластмассовый корпус с окном для проникновения света. Он включается в любой полярности ЭДС.

Его фототок равен разности тока I с при освещении и темнового тока I m (без освещения):

;

При освещении в зависимости от светового потока уменьшение сопротивления достигается в 500–1000 раз в диапазоне частот от 10Гц до 10кГц. Основное применение фоторезисторов – в качестве датчиков освещённости в измерительных и информационных устройствах автоматики .

Фотодиоды

Фотодиод (ФД) – это П-П диод, в котором в результате внутреннего фотоэффекта при воздействии света в p-nпереходе возникает односторонняя фотопроводимость. Конструктивно - это кристалл с p-n переходом, перпендикулярно плоскости которого направлен световой поток.

У него два режима работы: фотогенераторный (иногда– запираю-щий, фотогальванический, фотовольтаический, вентильный) – без внешнего источника питания, и фотодиодный (иногда фотопреобра-зовательный) – с внешним источником.

В первом случае фотодиод используется как фотоэлемент, гене-рирующий при его освещении электрическую энергию (фото-ЭДС в солнечных батареях ) , а во втором – в разнообразных фотодатчиках устройств автоматики .

В ф-генераторном режиме при освещении р-п перехода возраста-ют концентрации соответствующих зарядов p и n областей, высота потенциального барьера сужается, возникает фото-ЭДС и через нагрузку течёт ток, определяемый выражением:

Структура и схема включения ФД в ф-генераторном (а) и фотодиодном (б) режимах

где – напряжение на зажимах фотодиода, В ; Кл – заряд электрона (в показателе степени экспоненциального члена).

ВАХ фотодиода при различных значениях светового потока

Квадрант IV его ВАХ – фотогенераторный, а квадрант III - фотодиодный

При этом пересечение кривых с осью соответствует режиму ХХ, а с осью – режиму КЗ выводов фотодиода; кривая, проходящая через начало координат, соответствует отсутствию освещения и называется темновой ВАХ , она ничем не отличается от ВАХ обычного полупроводникового диода. Максимальное значение фото-ЭДС достигается равным к.р.п. и находится в пределах В у селеновых и кремниевых фотодиодов и порядка 0.87В – у фотодиодов из арсенида галлия.

В ф-диодном режиме (квадрант III ВАХ) рабочим участком ф-диода яв-ляется область обратных напряжений (от источника ЭДС) в пределах от десятых долей до единиц вольт. Из ВАХ видно, что при увеличении светового потока возрастает фототок, равный разности встречных токов, текущих через p-n переход:

Применение: Ф-диоды широко применяются в обоих режимах .

В ф-диодном - в устройствах ввода и вывода информации со скоростями считывания информации до 2000 знаков в секунду; датчиках регистрирующих и измерительных приборов фотометрии, в киноаппаратуре, фототелеграфии; для автоматизации производственных процессов; в быстро развивающейся оптоэлектронике. В фотогенераторном режиме - в солнечных элементах, входящих в состав солнечных батарей космических кораблей . В настоящее время ведутся разработки наземных солнечных батарей . Наиболее перспективны с высоким к.п.д полупроводники: кремний, фосфид индия, арсенид галлия, сульфид кадмия, теллурид кадмия и др. К.п.д. кремниевых солнечных элементов составляет около 20 %, а плёночных - даже более20 %. Также, кроме к.п.д., важнейший их технический параметр: отношение выходной мощности к массе и площади, занимаемой солнечной батареей, которые достигают значений 200 Вт /кг и 1 кВт /м 2 соответственно. Внутренний фотоэффект используется также в более сложных фотоэлектронных приборах для увеличения их фоточувствительности – фототранзисторах и фототиристорах, рассмотренных, например, в .

Светодиоды

Светоизлучающим диодом (светодиодом ) называется ФЭ прибор, излу-чающий свет на основе инжекционной электролюминесценции p-n-перехода при рекомбинации электронов и дырок при подаче на диод достаточно больших прямых токов. Наиболее эффективны p-n-переходы на основе ПП МЭТ с боль-шой шириной запрещенной зоны ΔW 33 : арсенид и фосфид галлия(GaAs, GaP, а также карбид кремния (карборунд SiC). Светодиоды испускают некогерент-ное излучение с узким спектром. Длина волны излучения λ изл зависит от мате-риала полупроводника и его легирования:

В соответствии с этим выпускаются светодиоды с различным цветом излучения : GaAs – инфракрасное излучение с λ изл ≈ 0,9мкм ; GaP – оранжево-красные с λ изл ≈ 0,6-0,7мкм и SiC – голубое и зеленое излучение с λ изл ≈ 0,46-0,6мкм .

Яркость их излучения - на уровне10 3 -10 5 кд/м 2 при небольших токах(5–
20 мА) и напряжениях (1,5–3 В) , что позволяет легко их применять совместно с цифровыми микросхемами; КПД светодиодов видимого излучения составляет от 0,01 % до нескольких процентов.

Конструкция и характеристики светодиода: а- вольтамперная; б – яркостная;

1 – линза;

2 – металлический баллон 3 –кристалл с p-n переходом;

4 – изолирующее основание;
5 – выводы;

Светодиоды обозначают буквами АЛ, АЛС, ИЛ, КЛ в сочетании с цифрами, например АЛ305А – знаковый светодиод, красного свечения, с яркостью свече-ния 350 кд /м 2 .

Схемы включения светодиода к логическому элементу (а – при низком уровне сигнала на выходе логического элемента; б – при высоком)

Типовые данные некоторых светодиодов

Применение. В составе конструктивных излучающих приборов:генераторах излучения - в волоконно-оптических линиях передачи информа-ции, в беспроводных линиях связи в пределах прямой видимости, в составе оп-тоэлектронных пар для преобразования электрического сигнала в оптический, а также для накачки твердотельных лазеров;

В полупроводниковых индикаторах – для визуального восприятия инфор-мации в РЭА; в точечных и знаковых сегментных индикаторах в виде матриц и буквенно-цифровых дисплеев, в частности, в виде бегущей строки.

К особой группе полупроводниковых генераторов излучения относятся полупроводниковые лазеры с излучающими p-n переходами, размещен-ными между высококачественными отражателями, образующими оптичес-кие резонаторы, в которых излучение становится монохроматическим и когерентным. Эти приборы являются перспективными для передачи инфор-мации по оптическим линиям связи вместо проводов .

Полупроводниковые приборы без Р-N перехода: термо, тензо и магниторезисторы, варисторы, датчики Холла.

Это полупроводниковые приборы (ПП) на однородных полупроводниках, электропроводность которых эффективно меняется под действием тепло-вого, светового, магнитного полей, либо механических напряжений.

Ранее уже рассмотрен фоторезистор с изменяющейся электропроводностью под действием светового излучения. Дадим краткую характеристику других, часто применяемых в информационно-измерительной технике и электронике, упомянутых элементов.

Терморезисторы

Терморезистор - это п-п прибор, сопротивление которого изменяется в несколько десятков раз при увеличении температуры, подчиняясь экспоненци-альной зависимости

R t = R 0 exp B (T 0 – T) / T 0 T)

где Ro – номинальное сопротивление при исходной температуре (обычно при 20°С), указываемой в справочниках;

B – коэффициент температурной чувствительности, зависящий от физико-химических свойств полупроводника, в К (кельвинах), у разных типов терморезисторов В = 700÷15800К ; Т – любая температура в рабочем диапазоне 20÷150°С, в К .


Конструкция позистора, ВАХ терморезистора и позистора:

1 – полупроводниковый элемент; 2 – электрод; 3 – вывод; 4 – защитное покрытие

Существуют 2 группы терморезисторов: термисторы с уменьшением R и позисторы – с его увеличением при повышении температуры.

У термисторов один из основных параметров - температурный коэффици-ент сопротивления ТКR (или α t) отрицательный (сопротивление уменьша-ется), а у позисторов – положительный (R увеличивается) :

ТКR характеризует (часто в процентах) изменение абсолютной величины сопротивления при изменении температуры на 1°С. Для многих терморезисторов ТКR составляет (-0,008)÷(-0,006) 1/град .


Зависимость TKR от температуры: 1 – для терморезисторов; 2 – для позисторов

Резкое увеличение ТКR у позистора при увеличении температуры достигается изготовлением позисторов из титаната бария, легированного специальными примесями, увеличивающими удельное сопротивление на несколько порядков в определенном интервале температур.

Применение: в качестве датчиков температуры, в различных терморегуляторах и термометрах, в медицине для внутривенной термометрии, спектроскопии и контрольно-измерительной аппаратуре для измерения теплопроводности газов и жидкостей и т. д. В РЭА - для термостабилизации режима работы ряда элементов в ответственных узлах и в качестве ограничителей тока. В схеме (ниже) позистор RK, включенный последовательно с сопротивлением нагрузки Rн , используется в качестве ограничителя тока. Когда сопротивление нагрузки падает ниже определенного значения, в цепи увеличивается ток и возрастает температура позистора. Сопротивление позистора при этом возрастает, что ограничивает ток в цепи нагрузки.

Варисторы

Варистором называется полупроводниковый резистор, сопротивление которого эффективно уменьшается под действием приложенного к нему напряжения, а ток, протекающий в цепи, нарастает.


Виды варисторов, схема включения (а) и типовая вольтамперная характеристика (б)

Увеличение электропроводимости варистора при возрастании напряжения обусловлена несколькими механизмами: замыканием кристаллов карбида кремния вследствие увеличения напряженности электрического поля; пробоем оксидных поверхностных пленок на кристаллах и нагревом контактирующих точек между кристаллами.

Схема включения варистора для защиты контактов и стабилизации напряжения

Применение: - самое разнообразное: защита высоковольтных линий и линий связи от атмосферных перенапряжений, приборы и элементы аппаратуры от перегрузок по напряжению, защита контактов от разрушения, а также ста-билизация напряжения. Нелинейная ВАХ позволяет получать малые изменения напряжения при больших изменениях тока или сопротивления нагрузки. Стабилизаторы такого типа стабилизируют анодное напряжение передающих и приемных трубок в телевидении. В связи с тем, что к.п.д. стабилизаторов на варисторах не высок, то их используют в слаботочных схемах в качестве источника опорного напряжения.

Тензорезисторы

Тензорезистором называется преобразователь линейной деформации в изменение активного сопротивления вследствие тензоэффекта.

Тензоэффект заключается в том, что при деформации кристаллической решетки полупроводника изменяются междуатомные расстояния, приводящие к изменению концентрации и подвижности носителей зарядов, а, следовательно, к изменению электропроводности (сопротивления).

Тензорезистор – это тонкая пластина или пленка из германия, кремния, арсенида или антимонида галлия, нанесенная на изолированную подложку с двумя выводами (рис. 58), где полупроводник используется как р-типа, так и n-типа, от этого зависит вид его деформационной характеристики, представляющей собой зависимость относительного изменения сопротивления ∆R /R от относительной деформации ∆l /l , где l – длина рабочего тела тензорезистора. Основными параметрами тензорезистора являются номинальное сопротивление R ном =100 500Ом и коэффициент тензочувствительности , значение которого для различных тензорезисторов лежит в пределах от –150 до +150.

Применение: в датчиках давлений, усилий, датчиках малых перемещений и крутящего момента, а также в преобразователях давления или механи-ческих напряжений в электрический сигнал, например, в магнитофонах и звукоснимателях. Тензорезистивный эффект используется также в более сложных полупроводниковых приборах с р-n переходом для увеличения тензочувствительности – тензодиодах, тензотранзисторах и тензотиристо-рах, рассмотренных в .

Рис. 59. Деформационная характеристика тензорезистора

Магниторезисторы

Магниторезистором называется полупроводниковый переменный резистор, увеличивающий сопротивление под действием магнитного поля вследствие магниторезистивного (гальваномагнитного) эффекта .

Магниторезистивный эффект заключается в том, что при протекании электрического тока вдоль пластины полупроводника, помещенной во внешнее поперечное магнитное поле, происходит искривление траектории носителей зарядов вследствие действия отклоняющей силы Лоренца, что приводит к удлинению пути, проходимого носителями между электродами, к которым приложено внешнее электрическое поле, что эквивалентно возрастанию удельного сопротивления полупроводника.

Магниторезистор представляет собой нанесенную на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов (например, бинарные элементы-антимонид и арсенид цинка и их смеси: ZnSb, ZnAs, ZnSb + NiSb, InSb + NiSb) , имеющую сопротивление в пределах от единиц до тысяч Ом (рис. 60,а).

Рис. 60. Общий вид и графический символ магниторезистора (а)

и зависимость его сопротивления от индукции магнитного поля (б)

Основные параметры: сопротивление R (0) в отсутствие магнитного поля (от 5 до 1000 Ом ); отношение , где R ( B ) – сопротивление при наличии поперечного магнитного поля с индукцией В = 0,5–1 Тл (от 3 до 20 и более), температурный коэффициент сопротивления (ТКС и ТКR) – от 0,02 до 2 % / К -1 , мощность рассеивания (до 0,25 Вт ).

Применение: измерение магнитной индукции, преобразование постоянного тока в переменный, в усилителях и генераторах; чувствительные элементы бесконтактных переключателей и датчиков линейных перемещений, бес-контактные потенциометры и т.д.

Магниторезисторы имеют практически неограниченный срок службы (отсутствие подвижного контакта исключает механический износ резистора), отличается плавностью изменения сопротивления, отсутствием шумов, свойственных переменным резисторам с подвижным контактам.

Холлотроны (датчики Холла)

Холлотроном (датчиком Холла ) называется полупроводниковый прибор, преобразующий индукцию внешнего магнитного поля в электрическое напряжение на основе эффекта Холла (Эдвин Холл, амер. физ. – 7.11.1855 – 20.11.1938 г.).

Эффект Холла заключается в том, что при протекании тока I x вдоль плоской прямоугольной пластины из полупроводника (Ge, Se, GaAs, InSb и др.), поме-шенной в перпендикулярное току магнитное поле В , происходит искривление траекторий носителей заряда и их накопление на боковой грани пластины, вследствие чего возникает ЭДС Холла е х = (КRB∙sinαI x)/ h , где К – конструк-тивный коэффициент, зависящий от геометрии пластины; R – постоянная Холла (для полупроводников R≈10 5 см 3 /Кл ); В – индукция магнитного поля (Тл); h – толщина пластины; α – угол между плоскостью пластины и направлением .

Таким образом, в датчиках Холла, как и в магниторезисторах, используется один из видов гальваномагнитного явления.

Простейший датчик Холла (рис. 61) представляет собой тонкую пластину (или пленку) из полупроводника, укрепленную (напыленную) на прочной подложке из слюды, керамики или ферритов, с четырьмя электродами (1–4) для подведения электрического тока и съема ЭДС Холла.

Рис. 61. Структура и графическое изображение холлотрона

Применение: в качестве первичных измерительных преобразователей в магнитометрах, бесконтактных преобразователях постоянного тока в переменный и т. д. Один из типовых датчиков Холла ДХ-611 имеет размеры мм ; токи питания как правило 1- 100 мА (зависят от величины входного сопротивления датчика), чувствительность может достигать 1000 мВ/Тл и более, рабочий диапазон температур от -270 °С до 200 °С. Кроме чувствительности одними из основных параметров датчиков Холла являются температурная зависимость чувствительности, входного сопротивления, начального выходного сигнала Uо.

Магниторезистивный эффект используется также в более сложных полупроводниковых приборах с р-n переходом, в частности, в магнитодиодах, чувствительность которых в 1000 раз больше, чем у датчиков Холла .

БИЛЕТЫ № 16, 17, 18


Похожая информация.


В рамках модели электронного газа невозможно ответить на вопрос о том, почему одни вещества являются проводниками, вторые полупроводниками, а третьи изоляторами. Следует учесть взаимодействие между атомами и атомами и электронами. Допустим, что кристаллическая решетка металла или полупроводника образована в результате сближения атомов. Валентные электроны атомов металлов существенно слабее связаны с атомными ядрами, чем подобные электроны полупроводников. При сближении атомов электроны приходят во взаимодействие. Как следствие, валентные электроны отрываются от атомов металла и становятся свободными, имеющими возможность перемещаться по всему металлу. В полупроводниках из-за более сильной связи электронов с ядрами атомов для того чтобы валентный электрон оторвать необходимо сообщить ему энергию, которую называют энергией ионизации. Для различных полупроводников энергия ионизации различна от 0,1 до 2 эВ, тогда как средняя кинетическая энергия теплового движения атома порядка 0,04 эВ. Количество атомов, энергия которых больше или равна энергии ионизации относительно не велико. Следовательно, немного свободных электронов в полупроводниках. С повышением температуры, число атомов с энергией ионизации растет, значит, повышается электрическая проводимость полупроводника.

Процесс ионизации сопровождается обратным процессом -- рекомбинацией. В состоянии равновесия среднее число актов ионизации равно, количеству актов рекомбинации.

Понятие о зонной теории

В основе квантовой теории электропроводности твердых тел лежит зонная теория, которая основывается на изучении энергетического спектра электронов. Этот спектр делится на зоны, которые разделены запрещенными промежутками. В том случае, если в верхней зоне, где присутствуют электроны, они заполняют не все квантовые состояния (в пределах зоны имеется возможность для перераспределения энергии и импульса), то данное вещество -- проводник. Такая зона называется зоной проводимости, вещество -- проводник электрического тока, тип его проводимости -- электронный. Если в зоне проводимости много электронов и свободных квантовых состояний, то электропроводность большая. Электроны в зоне проводимости являются носителями заряда при прохождении электрического тока. Движение таких электронов описывается законами квантовой механики. Количество таких электронов невелико по сравнению с общим числом электронов.

Энергетические уровни

Энергетические уровни валентного электрона в одном изолированном атоме можно представить, как изображено на рис.1. По вертикали снизу вверх на рис.1 отложены: значения полной энергии электрона и отмечены минимальная энергия электронов проводимости $E_c\ $и наибольшая энергия связанных электронов $E_v.$ Возможные значения энергий электронов заполняют некоторую область или зону энергии $W\ge E_c$. Эта зона называется зоной проводимости. Энергии электронов связи образуют другую зону с $W\le E_v$. Данная зона называется зоной валентных электронов (валентной зоной). Эти зоны разделены энергетическим промежутком шириной:

Этот энергетический промежуток называется зоной запрещенных энергий. Если нет примесных атомов, и дефектов решетки, то стационарные движения электронов с энергией внутри запрещенной зоны невозможны.

Рисунок 1

Разрыв химической связи, который ведет к возникновению электрона проводимости и положительной дырки -- это электронный переход валентная зона -- зона проводимости (см. рис.1 цифра 1). Обратный процесс -- рекомбинация электрона проводимости и положительной дырки - электронный переход 2 (рис.1). При существовании атомов примеси возможно образование дискретных разрешенных уровней энергии (например, на рис.1 это уровень $E_d$). Эти уровни могут существовать не во всем объеме кристалла, а только в тех местах, где находится атомы примеси (эти уровни называют локальными). Каждый локальный уровень дает энергию электрона, когда он находится на примесном атоме. Локальные энергетические уровни делают возможными дополнительные электронные переходы. Так, ионизация донора с образованием электрона проводимости отражена на рис.1 электронным переходом 3. Обратный ему процесс захвата электрона на атом донора -- электронный переход 4 из зоны проводимости на незаполненный уровень донора.

Формирование энергетических зон

Решение задачи о движении электрона в поле периодического потенциала показывает, что существует систем зон разрешённых энергий (рис.2). Каждая зона ограничивается снизу некоторой энергией $W_{min}$ (дно зоны), а сверху имеет $W_{max}$ -- потолок зоны. Эти зоны отделены полосами запрещенных энергий. Ширина разрешенных зон увеличивается при увеличении энергии. Широкие верхние зоны могут перекрывать друг друга, так образуется единая сложная зона.

Допустим, что имеется N изолированных атомов, которые не взаимодействуют. В каждом из них энергия электронов может меняться только скачком, следовательно, характеризуется совокупностью резких, дискретных уровней энергии. В такой системе невзаимодействующих атомов вместо каждого атомного энергетического уровня существует N совпадающих уровней энергии. Сблизим атомы, до образования кристаллической решетки. Атомы начинают взаимодействовать, уровни энергии изменяются. Ранее совпадавшие N уровней энергии становятся различными. Такая система несовпадающих уровней энергии -- разрешенная зона энергий. Получается, что энергетические зоны появляются как результат расщепления дискретных уровней энергии электрона в атомах под действием атомов решетки.

Количество энергетических уровней в каждой зоне очень большое (порядка числа атомов в кристалле), энергетические уровни расположены близко. Значит, в некоторых случаях можно принять, что внутри зон энергия электрона изменяется непрерывно (как в классической теории). Но то, что количество уровней конечно, имеет принципиальное значение.

Итак, совокупность энергетических уровней, на которые расщепляется кратный уровень, называют энергетической зоной (зоной кристалла). Зона, появляющаяся в результате расщепления N- кратного вырожденного основного уровня, называется основой зоной, все остальные зоны являются зонам возбуждения.

Энергетические зоны нельзя отождествлять с пространственными зонами, областями пространства, где находится электрон. В зонной теории полагается, что электрон движется в постоянном электрическом поле, которое создается ионами и остальными электронами. Ионы имеют относительно большие массы и считаются неподвижными. Электроны учитываются суммарно. Они представляются как отрицательно заряженная жидкость, которая заполняет пространство между ионами. Роль электронов в такой модели сводится к компенсации заряд ионов. Электрическое поле модели периодично в пространстве, периодами являются пространственные периоды решетки. Задача сводится к задаче о движении одного электрона в постоянном периодическом поле. Решение такой задачи в квантовой механике ведет к зонной структуре энергетических уровней.

Пример 1

Задание: Опишите зонные структуры металлов, диэлектриков и полупроводников.

Электрические свойства тел связаны с шириной запрещенной энергетической зоны и различиями в заполнении разрешенных зон. Необходимое условие проводимости -- наличие в разрешенной зоне свободных энергетических уровней. На этот уровень поле сторонних сил может перевести электрон. Зону, которая заполнена частично или пустая называют зоной проводимости. Зона, заполненная электронами целиком, называется валентной. Металлы, диэлектрики и полупроводники различаются степенью заполнения валентной зоны электронами и шириной запретной зоны.

  1. У металлов зона проводимости заполнена частично, имеет свободные верхние уровни. При T=0 валентные электроны заполняют попарно нижние уровни валентной зоны. Электронам, которые локализованы на верхних уровнях, достаточно сообщить энергию ${10}^{-23}-\ {10}^{-22}эВ$ для того, чтобы перевести их на более высокие уровни.
  2. У диэлектриков первая, незаполненная зона, отделена от нижней целиком заполненной зоны широкой запрещенной зоной. Для перевода электрона в свободную зону ему требуется сообщить энергию большую или равную ширине запретной зоны. У диэлектриков ширина запрещенной зоны равна нескольким электрон вольтам. Тепловое движение не может переслать в свободную зону большое число электронов.
  3. У кристаллических полупроводников ширина запрещенной зоны между полностью заполненной валентной зоной и первой незаполненной зоной не велика. Если ширина запретной зоны равна несколько десятых эВ, энергии теплового движения хватает для того, чтобы доставить электроны в свободную зону проводимости. При этом возможен переход электрона внутри валентной зоны на освободившиеся уровни.

Пример 2

Задание: Перечислите основные предположения зонной теории.

К основным предположениям зонной теории можно отнести:

  1. Ионы в узлах кристаллической решетки рассматриваются как неподвижные, так как они имеют относительно большую массу. Ионы являются источниками электрического поля. Это поле действует на электроны.
  2. Размещение положительных ионов является периодическим, так как они находятся в узлах идеальной кристаллической решетки.
  3. Взаимодействие электронов заменяют эффективным внешним полем. Электроны взаимодействуют в соответствии с законом Кулона. Это предположение позволяет заменить многоэлектронную задачу задачей с одним электроном.
НОВЫЙ ВИД ЭНЕРГИИ, СКРЫВАЕМЫЙ ПРАВИТЕЛЬСТВОМ

ИЛИ ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИИ

(о едином супермеханизме управления Вселенной)

В марте 1998 года в Белом доме в присутствии Клинтона прошел форум ведущих физиков США. На повестке дня стоял один вопрос: "Когда будет открыта природа гравитации?"

Известный в США физик-астролог С. Хокинг заявил, что это, видимо, произойдет через 20 лет, и что это будет единой теорией всего - так ученый мир заочно назвал это величайшее открытие будущего.

Несмотря на то, что вскоре после этого в Оренбурге получила родилась гипотеза, претендующая на это открытие, физик-астролог, видимо, был прав, что только к 2018 году эта гипотеза завоюет полное признание и обретет статус величайшего открытия человечества.

До настоящего времени было написано много гипотез по данной теме, но они не получили признания, многие ученые считают, что наша Вселенная живет и функционирует по единым и строгим законам в макро- и микромире, обеспечивающим автоматический режим всех ее процессов за счет циркуляции в космическом пространстве лучистой энергии жизни Вселенной. Эта энергия неисчерпаема и экологически чиста, и человечество может в ближайшее время научиться ее использовать во благо и для предупреждения необратимой экологической катастрофы..

Природа гравитации одна, и альтернативы ей не может быть ни в теоретическом, ни в физическом плане. Отменив теорию эфирного ветра (по ошибочным выводам Энштейна), ученый мир всей планеты лишился возможности открыть природу гравитации XX век ознаменовался взрывным развитием научно-технического прогресса, а в деле познания элементов мироздания произошел почти 100-летний застой.

Теория эфирного ветра предполагает, что весь космос заполнен летящими со скоростью света частицам эфира, по современному понятию "нейтрино", и этому движению частиц приписывалась роль гравитации, роль переносчика света и роль среды торможения в космосе.

Но эта теория допускала хаотическое движение частиц, что немыслимо в отлаженном до автоматизма механизме Вселенной. Кроме того, движение этих частиц недопустимо без абсолютного буферного устройства, предупреждающего их лобовое столкновение со скоростью 600 000 км/сек (a это термоядерный взрыв и гибель материи - Вселенной. Теория эфирного ветра была доработана - разработана гипотеза лучистого эфирного ветра, частицы которого (нейтрино) электромагнитны, движутся со скоростью света во всех направлениях встречнопарными одноструйными потоками, как эл/ток в 2-х жильном кабеле. Благодаря этому, вечно обеспечивается абсолютно стабильная концентрация этих лучей в космическом пространстве по принципу - что пришло, то и ушло.

Перечень освещенных тем гипотезы:

1. Вскрывает рабочую среду супермеханизма управления Вселенной (им является лучистый эфирный ветер).

2. Вскрывает природу механизма торможения летящих объектов в космосе (Лоренцфиджеральдовское сжатие).

3. Доказывает отсутствие Всемирного тяготения и лучей света в обычном представлении.

(Лучи эфирного ветра сталкивают и сжимают материю, а альтернативой лучам света является температурный волновой импульс на луче эфирного ветра, чем объясняет механизм независимости скорости света от скорости источника света (свет - пассажир на луче "эфирного

4. Вскрывает механизм стабилизации вращательного и орбитального движений материи Вселенной в макро- и микромире при наличии среды торможения в космосе.

5. Вскрывает механизм обратного вращения Венеры за счет действия сил авторотации.

6. Вскрывает механизм обратного орбитального движения планет и спутников планет (подобную планету еще не открыли, но в Солнечной системе имеются 6 спутников, которые движутся в обратную сторону от остальных, и это не игра случая, а частное действие лучей эфирного ветра).

7. Вскрывает настоящую природу Тунгусской катастрофы (было написано около 100 гипотез, но ни одна не была признана правильной).

8. Вскрывает природу гравитации и дает разъяснение, что гравитация бывает:

- обычной (вертикальной);

- горизонтальной;

- круговой.

и что в гравитации участвует не вся материя, а 1/3, т. е. 33:3%.

9. Вскрывает природу левитации и доказывает, что 1 литр воды на поверхности Земли может иметь вес от 0 до 3-х кг.

10. Вскрывает роль гироскопа в жизнеобеспечении Вселенной и в трансформации поступательной энергии лучистого эфирного ветра во вращательную для нужд человечества.

11. Дает научную и техническую рекомендации для создания преобразователей космической энергии.

12. Дает научную и техническую рекомендации для получения левитации в технике.

13. Вскрывает возможность космических полетов со сверхсветовой скоростью.

14. Освещает проведенные многочисленные опыты по замеру горизонтальной гравитации (первый опыт был проведен 27 февраля 1999 года).

15. Вскрывает частицу (нейтрино) праматерии Вселенной и дает ей характеристику (современный нейтрино древние мыслители называли эфиром и, видимо, неспроста, ибо его диаметр в 1025 раз меньше диаметра атома.

Вся материя Вселенной состоит из одинаковых неделимых частиц "нейтрино", представленных 3-я группами:

- энергетическая - в лучах "эфирного ветра";

- строительная - находящаяся в составе любой микрочастицы;

- свободная (нейтрально-резервная) - как стройматериал для новой материи и рабочая среда всех электромагнитных процессов.

Все нейтрино 3-х групп вращаются со скоростью 3х1043 об/сек (экваториальная скорость нейтрино равна скорости света).

В результате вращения в каждой частице рождаются поля :

- сильное малого объема не позволяет частицам смыкаться;

- слабое поле большого объема является единым механизмом гравитации.

Как пишут ученые в последнее время, мир делится на плотный (который мы видим) и тонкий (невидимый). При этом плотность такого мира в 1015 меньше плотности воды.

Науке известно, что вся материя Вселенной, от мала до велика, вращается и является гироскопом. Частицы материи получают вращение при рождении, одновременно у них зарождаются поля. Без вращения, которое порождает поля, материя существовать не может.

Весь механизм взаимодействия частиц 3-х групп основан на взаимном отталкивании. Только этот механизм способен вечно и автоматически создавать необходимый стабильный интервал между частицами, и только этот механизм осуществляет функцию гравитации.

Многие ученые конца XX века близко подошли к раскрытию природы гравитации, но представлять движение частиц эфира парновстречным потоком пока не допуска.n мысли. А для осуществления гравитации необходимы 3 условия:

1. Частицы должны обладать полями отталкивания.

2. Встречные потоки должны обнимать частицу материи с 2-х сторон.

3. При прохождении одним лучом массы материи должна уменьшаться сила полей, вызывающая дисбаланс силы лучей и появление гравитации.

МЕХАНИЗМ ГРАВИТАЦИИ

Гравитация возникает за счет пересечения со скоростью света полей частиц лучей и видимой материи. Как было сказано выше, лучи бывают парными и встречными. Обычно в космосе лучи взаимоуравновешенны и не вызывают гравитацию.

Но на поверхности Земли встречные лучи не одинаковы по силе. Сверху идут лучи сильные, т. к. проходят только атмосферу, а снизу идут лучи ослабевшие, т. к. прошли всю толщу Земли. Возникает гравитация.

Гравитация - это уникальная способность лучей эфирного ветра терять часть своей силы при прохождении ими массы материи.

Гравитация - это разность силы встречных лучей.

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ГРАВИТАЦИЯ

Как частный случай, на поверхности Земли существует еще горизонтальная гравитация, она возникает на переходе низины (моря) в плоскогорье. В этом случае один луч идет над поверхностью Земли (воды), встречный проходит горный массив и ослабевает. Первые замеры действия горизонтальной гравитации были проведены 27 февраля 1999 года на трассе Оренбург - Самара, на 49 км, перед Сыртинским подъемом.

Свинцовый груз (0,5 кг) на поплавке (кусок пенопласта) двигался по поверхности воды (в тазу) в сторону горы, где красуется аншлаг: "Росгосстрах", тем самым символизируя страховой полис для России.

Горизонтальная гравитация значительно слабее обычной, но иногда бывает такой величины, что заставляет течь воду с некоторым углом вверх.

КРУГОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ

Круговую гравитацию порождают только быстровращающиеся тела. За счет наведенной вращающимся Солнцем круговой гравитации в просторах Солнечной системы все тела вращаются по своим орбитам вокруг Солнца. Притом круговая гравитация обязательно бывает прямого (в сторону вращения Солнца) и обратной - на периферии Солнечной системы. До сих пор не открыли планету с обратным орбитальным движением, но 6 спутников планет Солнечной системы имеют обратное орбитальное движение.

Доказательством того, что круговая гравитация появляется только вокруг быстровращающихся тел, а медленно вращающиеся тела, например, планеты Венера и Меркурий круговой гравитации образовать не могут, и поэтому у них нет спутников.

Наше дневное светило является прообразом механизма преобразования поступательной энергии лучей эфирного ветра во вращательную. Следовательно, любой механический диск при очень быстром вращении создаст вокруг себя круговое гравитационное поле, способное вращать все тела в сторону вращения диска (например, обод, смонтированный на своем подшипнике соосно с вращающимся диском (гироскопом). Подобный прибор был изготовлен и опробован мной в январе 2000 года. Гироскоп (d - 200 мм, толщина - 3 мм) был раскручен до 18 тыс.об/мин. Вращение гироскопа вызвало медленное (но с хорошим моментом) вращение обода весом 15 кг.

В течение лета 2001 года были опробованы гироскопы массой 0,5 кг, 15 кг и 90 кг. Все они вызвали вращения ободов.

В настоящее время гироскопы в военных приборах раскручиваются до сотен тысяч об/мин. Чем больше будет оборотов у гироскопа, тем больше энергии выдаст обод. Но эти исследовательские работы привели к однозначным выводам, что сами гироскопы без совокупности с постоянными электромагнитами не могут выдать большое количество дополнительной космической энергии. Ведь и Солнце, и планеты обладают природным электромагнетизмом, и круговая гравитация вокруг них многократно усиливается за счет наличия электромагнитных полей.

Электромагнитные поля - это уникальные усилители круговой гравитации. Значит, без использования электромагнетизма сами гироскопы не могут дать необходимого количества космической энергии на единицу массы гироскопа.

В октябре 2001 года мне была передана ксерокопия описания 24 патентов на "вечные двигатели", "вечных двигателей" быть не может, значит, это - гироскопические преобразователи космической энергии.

Эта подборка была получена по Интернету. Коэффициент полезного действия по этим преобразователям варьируется от 150% до 106%, и практически почти все работают с использованием гироскопа. Все модели при патентовании были работоспособны, иначе не были бы оформлены патентами. Но в настоящее время в работе находится только преобразователь (машина Баумана) в Швейцарии в духовной общине Месерница Г. Линден. Работают несколько установок с 1980 года и выдают общую мощность 750 кВт, гироскопы d-2 м оснащены постоянными магнитами.

Кстати, у нас в России также имеются готовые преобразователи, о которых в 1 половине 2001 года говорил профессор МГУ академик РАЕН Леонид Лесков. Он с трибуны так и сказал, что готовые преобразователи не допускает к внедрению Чубайс (см. "Радуга", г. Самара, июль 2001 г.).

Любые типы и формы преобразователей работают на энергии лучей эфирного ветра. С использованием этой энергии летали наши земные предки (атланты), летают и будут всегда летать НЛО представителей других миров, летающие тарелки делали немцы в период 1943-1945 гг.

В настоящее время имеются публикации о том, что на Земле имеются не менее 10 трофейных инопланетных кораблей, а штучные образцы НЛО испытаны и в России, и в США.

19 декабря 2001 г. по ОРТ в 19.00 московского времени, в новостях показывали летающую "ступу" - разведчик (как прообраз НЛО, разработанную в США), летает на гидродинамическом двигателе.

На основании вышеизложенного становится предельно ясным, что главная тайна природы открыта, и пусть ревнители консервативной науки не морочат людям головы, что этого не должно быть.

Физика - в основном экспериментальная наука, и там нет теории до сих пор.

Заканчивая статью, хотел бы сделать некоторые выводы :

Тайна природы гравитации открыта не в связи с новыми научными изысканиями, а благодаря озарению и пониманию того, что гравитация извечно осуществляется эфирными ветрами, заполняющими все космическое пространство.

Вместо того, чтобы теорию эфирного ветра доработать, ее отменили и так забыли, что некоторые научные работники нашего времени не имеют представления о ней.

Отменив теорию эфирного ветра, ученый мир провел впустую 100-летние изыскания ее альтернативы, затормозив на этот срок настоящий космический научно-технический прогресс, без которого человечество через 30-40 лет погубит себя и среду обитания на Земле.

Час пик для перехода человечества на космическую энергию настал, ждать нельзя ни одного года, в противном случае можно потерять шанс на выживание.

В настоящее время научно-технический уровень таков, что с учетом наработки, которую провели энтузиасты-изобретатели, создавшие более 50-и типов преобразователей космической энергии, в течение одного года можно выйти на их серийное производство.

3. Пока помеха только одна - рыночные отношения в сфере энергетики, сложившиеся за последние 100 лет.

Посмотрим в недалекое будущее.

Сотни миллионов лет проходил процесс образования в недрах Земли энергетических ресурсов (угля, нефти, газа). И все это катастрофически исчезало в течение 2 половины XX века. Осталось не более 40 лет, когда наша цивилизация достигнет черты, за которой не будет ни одного шанса для поддержания нормальной жизни на Земле. Начнется необратимый процесс борьбы за выживание за счет использования подземной среды и шлюзовой защиты от смертельной экологии. Наши близкие потомки не простят нам этого предательства.

4. Где же выход? Выход есть.

Необходима не только публикация описания моделей вечных двигателей, но и беЗкорыстная публикация в Интернете, журналах краткой технической документации, по которой многие предприятия, группы лиц, даже одиночки могли их изготовлять. Но выбор необходимо делать в начале на наиболее доступных по технологии и себестоимости моделях. Тиражирование моделей подобным образом даст людям уверенность, интерес и достоверную информацию об осуществлении неисчерпаемой, спасительной космической энергии - победа будет за смелыми и инициативными, идущими впереди.

Кулдошин Игорь ( академик региональной Московской академии, полный кавалер медалей ВДНХ трех степеней)