专业英语01.docx

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专业英语01

2.6semiconductor

Followingthediscussionofintrinsic,elementalsemiconductorswenotethatthefermifunctionindicatesthatthenumberofchargecarriersincreasesexponentiallywithtemperature.Thiseffectsodominatestheconductivityofsemiconductorsthatconductivityalsofollowsanexponentialincreasewithtemperature（anexampleofanarrheniusequation）.Thisincreaseisinsharpcontrasttothebehaviorofmetals.

Weconsidertheeffectofimpuritiesinextrinsic,elementalsemiconductors.Dopingagroup

amaterial（suchasSi）withagroup

aimpurity（suchasP）producesann-typesemiconductorinwhichnegativechargecarriers（conductionelectrons）dominate.The“extea”electronfromthegroup

Aadditionproducesadonorlevelintheenergybandstructureofthesemiconductor.Aswithinstrinsicsemiconductors,extrinsicsemiconductionexhibitsarrheniusbehavior.inn-typematerial,thetemperaturespanbetweentheregionsofextrinsicandinsrinsicbehavioriscalledtheexhaustionrange.Ap-typesemiconductorisproducedbydopingagroup

amaterialwithagroup

aimpurity（suchasAl）.Thegroup

Aelementhasa“missing”electronproducinganacceptorlevelinthebandstuctureandleadingtoformationofpositivechargecarriers（electronholes）.Theregionbetweenextrinsicandinstrinsicbehaviorforp-typesemiconductorsiscalledthesaturationrange.Halleffectmeasurementscandistinguishbetweenn-typeandp-typeconduction.

CompoundsemiconductorsusuallyhaveanMXcompositionwithanaverageoffourvalenceelectronsperatom.The

-

and

-

compoundsarethecommonexamples.amorphoussemiconductorsarethenon-crystallinematerialswithsemiconductingbehavior.Elementalandcompoundmaterialarebothfoundinthiscategory.Toappreciatetheapplicationsofsemiconductors,wereviewafewdecades.thesolidstaterectifier（ordiode）containsasinglep-njunction.Currentflowsreadilywhenthisjunctionisforwardbiasedbutisalmostcompletelychokedoffwhenreversebiased.thetransistorisadeviceconsistingofapairofnearbypnjunctions.Thenetresultisasolidstateamplifier.Replacingvacuumtubeswithsolidstateelementssuchastheseproducedsubstantialminiaturizationofelectricalcircuits.Furtherminiaturizationhasresultedbytheproductionofmicrocircuisconsistingofpreciseparrernsofn-typeandp-typeregionsonasinglecrystalchip.

Themajorelectricalpropertiesneededtospecifyanintrinsicsemiconductorarebandgap,electronmobility,holemobility,andconductionelectrondensity（=electronholedensity）atroomtemperature.Forextrinsicsemiconductors,oneneedstospecifyeitherthedonorlevel（forn-typematerial）ortheacceptorlevel（forp-typematerial）.

继内在的，我们注意到元素半导体的费米函数的讨论表明，电荷载体随着温度的数量成倍增加。

这种主导作用，使半导体导电性的导电性也遵循着一个与温度（Arrhenius方程的一个例子）的指数增长。

这一增长形成鲜明对比的是金属的行为。

我们认为，在外部的杂质，元素半导体的效果。

使用兴奋剂的第四组与组V的杂质（如P）产生一个n型半导体中负电荷载体（传导电子）主宰材料（如硅）。

在“extea”从Va组除了在电子生产的半导体能带结构的捐助水平。

正如禀半导体，外在半导展品Arrhenius规律。

在n型材料，两者的行为的外在和insrinsic地区温度跨度范围称为用尽。

p型掺杂半导体是由一组与组一四三一材料杂质（如铝）。

在第三组元素有一个“失踪”电子生产带结构中的一个受体水平，并导致正电荷载体（电洞）的形成。

之间的外在和内禀行为的p型半导体区域称为饱和的范围。

霍尔效应的测量可以区分n型和p型传导。

化合物半导体通常有一个具有四个价电子平均每个原子的MX组成。

在III-V族和II-VI族化合物是常见的例子。

非晶半导体与半导体行为的非结晶材料。

元素和复合材料同时出现在这一类。

为了感谢半导体的应用，我们回顾了几十年。

固态整流器（或二极管）包含一个PN结。

当电流流过这个路口很容易被正向偏置，但几乎完全扼杀了反向偏置时。

晶体管是一种装置，由附近的pn结对组成。

最终结果是一种固态放大器。

更换等，因为这些产生了大量的电路元件的小型化固态真空管。

进一步小型化，造成了对n型和单晶芯片的p型区域的精确parrerns组成microcircuis生产。

需要指定一个内在的半导体的主要电气性能的带隙，电子迁移率，空穴迁移率，在室温和传导电子密度（=空穴密度）。

对于外在半导体，需要捐助者指定任何级别（n型材料）或承兑人水平（p型材料）。

也有压电体的众多用途。

例如，从一个单一的板切割水晶可以展示一个特定的自然共振频率（即电磁波，导致它在相同的频率振动机械频率），这些可以作为频率标准适用于高度稳定控制晶体在固定通信设备的时钟和频率。

其他应用包括共振波选择性过滤器和（超声波清洗，钻孔如）和非谐振器件（如加速度计，压力表，麦克风拾音器）是由压电陶瓷换能器为主。

2.7composites

Onecategoryofstructuralengineeringmaterialisthatofcomposites.Thesematerialsinvolvesomecombinationoftwoormorecomponentsfromthe“fundamental”materaltypes.Akeyphilosophyinselectingcompositematerialsisthattheyprovidethe“bestofbothworlds”thatis,attrativepropertiesfromeachcomponent.Aclassicexampleisfiberglass.Thestrengthofsmalldiameterglassfibersiscombinedwiththeductilityofthepolymetricmatrix.Thecombinationofthesetwocomponentsprovidesaproductsuperiortoeithercomponentalone.Manycomposites,suchasfiberglass,involvecombinationsthatcrossovertheboundariesofdifferentkindsofmaterials.Others,suchasconcrete,involvedifferentcomponentfromwithinasinglematerialtype.Ingeneral,weshalluseafairlynarrowdefinitionofcomposites.Weshallconsideronlythodematerialthatacombinedifferentcomponentsonthemicroscopic（ratherthanmacroscopic）scale.Weshallnootincludemultiphasealloysandceramics,whicharetheresultofroutineprocessing.Similarly,themicrocircuitsbediscussedlaterarenotincludebecauseeachcomponentretainsitsdistinctivecharacterinthesematerialsystems.Inspiteoftheserestrictions,weshallfindthiscategorytoincludeatremendouslydiversecollectionofmaterials,fromthecommontosomeofmostsophisticated.

Weshallconsiderthreecategoriesofcompositesmateials.Conveninently,thesecategoriesaredemonstratedbythreeofourmostcommonstructuralmaterial,fiberglass,wood,andconcrete.Fiberglass（orglassfiberreinforcedpolymer）isanexcellentexampleofahumanmadefiberreinforcedcomposite.Theglass-polymersystemisjustoneofmanyimportantexample.Thefiberreinforcementisgenerallyfoundinoneofthreeprimaryconfigutations:

alignedinasingledirection,randomlychopped,orwoveninafabricthatislaminatedwiththematrix.Woodisastucturalanalogoffiberglass,thatis,anaturalfiberreinforcedcomposite.Thefibersofwoodareelongated,biologicalcells.Thematrixcorrespondstoligninandhemicellulosedeposits.concreteisourbestexampleofanaggregatecomposite,inwhichparticlesratherthanfibersreinforceamatrixcommonconcreteisrockandsandinacalciumaluminosilicate（cement）matrix.Whileconcretehasbeenaconstructionmaterialforcenturies,thesearenumerousccompositesdevelopedinrecentdecadesthatuseasimilarparticulatereinforcementconcept.

Theconceptofpropertyaveragingiscentraltounderstandingtheutilityofcompositematerial.animportantexampleistheelasticmodulusofacomposite.Themodulusisasensitivefunctionofthegemetryofthereinforcingcomponent.similarlyimportantisthesrengthoftheinterfacebetweeenthereinforcingcomponentandthematrix.Wesahllconcentrateonthesemechanicalpropertiesofcompositesinregardfortheirwideuseasstructuralmaterials.Socaaled“advanced”compositeshaveprovidedsomeunusuallyattractivefeatures,suchashighstrrenthtoweightratios.Somecareisrequiredincitingtheseproperties,astheycanbehighlydirectionalinnature.

2.7一个结构工程材料类是复合材料的。

这些材料涉及两个或两个以上的一些组件从“根本”materal类型的组合。

在选择复合材料的关键理念是他们提供的，即从每个组件attrative属性“两全其美”。

一个典型的例子是玻璃纤维。

小口径玻璃纤维的强度是结合了polymetric矩阵延展性。

这两个组件的结合提供了这两种成分的产品优于单。

许多复合材料如玻璃纤维，涉及的组合，有超过各种物料的界限交叉。

其他如混凝土，涉及从一个单一材料类型的不同组成部分。

在一般情况下，我们应使用复合材料相当狭窄的定义。

我们将只考虑thode结合的综合类物质不同组分对微观（而非宏观）的规模。

我们将noot包括多相合金和陶瓷，这是常规处理的结果。

同样，微电路在后面讨论不包括每个组件保留，因为在这些材料系统，其独特的性格。

由于这些限制，但我们会发现这一类的材料，包括收集非常多样从普通，到最复杂的部分。

我们将考虑三种复合材料mateials类别。

Conveninently，这些类别是证明了我们最常见的结构材料，玻璃纤维，木材和混凝土三种。

玻璃纤维（或玻璃纤维增强聚合物）是一个很好的例子人类人造纤维增强复合材料。

玻璃聚合物制度只是许多重要的例子之一。

一般的纤维增强材料中发现三个主要configutations之一：

在一个方向排列，随机切碎，或在与该矩阵层压织物编织。

木材是一种玻璃纤维stuctural模拟，这是一种天然纤维增强复合材料。

木材的纤维被拉长，生物细胞。

矩阵对应木质素和半纤维素的存款。

具体是我们最好的例子，一个聚合复合材料，其颗粒，而不是普通混凝土纤维强化amatrix是岩石和沙子中的钙铝（水泥）矩阵。

虽然具体的一直是世纪工程材料，这些都是众多C在使用类似的颗粒增强复合材料的概念，近几十年来发展。

平均的财产概念的核心是理解复合材料的效用。

一个重要的例子是一个复合弹性模量。

模数是对加固构件gemetry敏感的功能。

同样重要的是加强之间的元件和基体的界面srength。

我们sahll对复合材料力学性能集中在这些他们作为结构材料的广泛应用方面。

所以caaled“先进”提供了一些材料，如高strrenth重量比例非常惹人喜爱的特点。

有些服务是需要在引用这些属性，因为它们可以定向性很强。

2.7.1letusbeginbyconcentratingonfiberglass,orglassfiberreinforcedploymer.Thisisaclassicexampleofamoderncompositesystem.Atypicalfracturesurfaceofacompositeshowsfibersembeddedintheploymericmatrix,suchfibersmayhavedifferentcompositionsinceeachistheresultofsubstantialdevelopmentthathasledtooptimalsuitabilityforspecificapplications.Forexample,themostgenerallyusedglassfibercompositionisEglass,inwhichEstandsforitsespeciallylowelectricalconductivityanditsattractivenessasadielectric.Itspopularityinstructuralcompositesisrelatedtothechemicaldurabilityoftheborosilicatecomposition.Weshouldnotethatoptimalstrenghisachievedbythealigned,continuousfiberreinforcement.Inotherwords,thestrengthishighlyanisotropic.

Thefiberreinforcedcompositesincludesomeofthemostsophisticatedmaterialsdevelopedbymanforsomeofthemostdemandingengineeringapplications.Importantexamplesincludeboronreinforcedaluminum,graphiteepoxy,andalreinforcedaluminum.Metalfibersarefrequentlysmalldiameterwires.Especiallyhighstrengthreinforcementcomefrom“whiskers”whicharesmall,singlecrystalfibersthatcanbegrownwithanearlyperfectcrystallinestructure.Unfortunately,whiskerscannotbegrownascontinuousfilamentsinthemannerofglassfibersormetalwires.

2.7.1让我们首先集中于玻璃纤维或玻璃纤维增强聚合物。

这是一个现代复合系统的经典范例。

一个在ploymeric复合基质，纤维等纤维的典型断口显示可能有不同的材料，因为每个人都是很大的发展，也提出了具体应用的最佳选择适宜的结果。

例如，最普遍使用的玻璃纤维组成E玻璃，其中E为低，尤其是其导电性和其作为电介质的吸引力立场。

在结构复合材料的普及，相关的硼硅酸盐组成的化学稳定性。

我们应该注意到，最佳的强度是由对齐，连续纤维增强实现。

换句话说，强度高各向异性。

该纤维增强复合材料包括由人制定了最苛刻的工程应用中一些最先进的一些材料。

重要的例子包括：

硼纤维增强铝，石墨环氧树脂，铝及铝增强。

金属纤维经常小直径线。

尤其是高强度钢筋从“胡须”，这是小，单晶，可与一个近乎完美的晶体结构来增加纤维。

不幸的是，晶须不能成长为在玻璃纤维或金属线的方式连续长丝。

2.7.2likesomanyaccomplishmentsofhumanbeings,thosefiberreinforcedcompositesimitatenature.Commonwoodissuchacomposite,whichservesasanexcellentstructuralmaterial.Infact,theweightofwoodusedeachyearintheUitedSatesexceedsthecombinedtotalforsteelandconcrete.Wefindtwocategories,softwoodsandhardwoods.Thesearerelativet