一个网站建设需要什么,山东城市建设厅网站,手机可填写简历模板免费,企业信用信息查询公示系统网址说在开头#xff1a;关于玻尔原子模型#xff08;1#xff09;
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卢瑟福的模型面临着与经典电磁波理论的矛盾按照经典电磁波理论卢瑟福的原子不可能稳定存在超过1秒钟。玻尔面临着选择要么放弃卢瑟福模型要么放弃麦克斯韦伟大的电磁理论。玻尔鼓足勇气放弃了后者他深刻的洞察到在原子这样的微观层面上静电理论将不再成立必须引入新的革命性思想量子化思想以及普朗克常数h。玻尔在哥本哈根埋头苦干门捷列夫的元素周期律已经被验证了而且种种迹象表明原子的内部有一种潜在的规律支配着它们的行为并形成某种特定的模式。
1913年初汉森来请教玻尔在他量子化的原子模型里如何解释原子的光谱性问题对于这个问题在玻尔看来原子光谱太杂乱无章不能从中得出什么有用信息然而汉森告诉玻尔这里其实是有规律的比如巴尔末公式。玻尔一头雾水他当时还不知道巴尔末公式。当年基尔霍夫大师和本生用本生灯烧了n多的物质总结出来不同元素有不同的颜色而后在1885年瑞士数学家巴尔末发现了其中的规律并总结了一个公式来表示这些波长之间的关系v R*[(1/2²)-(1/n²)]其中R是德伯常数n是大于2的整数我们可以看到n可以3或则4但不可以是3.5这不就是量子化的表述么玻尔深吸一口气发出了如当年王阳明龙场悟道般的龙吟声原来如此啊原子只能放射出波长符合某种量子规律的辐射即Ehv频率是能量的度量原子只释放特定波长的辐射说明在原子内部只能吸收或发射特定的能量。玻尔突破了障碍后对原子的结构做了如下的总结
1. 电子在一些特定的、可能的轨道上做绕核做着圈圈运动离核越远则能量愈高越远表示势能越大作用力越小而可能轨道的电子角动量必须是h/2π的整数倍
2. 电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才会发射或吸收能量而且发射或吸收的辐射是单频的只能释放出符合巴尔末公式的电磁波频率的能量E hv
我们再次回到卢瑟福的原子模型里
1. 电子像行星一样绕着原子核运行当电子离核最近的时候能量最低
2. 一旦电子吸收了特定的能量它便获得了向上攀登的动力上升了一级或几级台阶从而稳定地到达一个新的轨道
3. 当它从高轨道掉落下来就再次以辐射的形式释放出来
4. 最关键的是在这一过程中电子只能释放或吸收特定的能量而非连续的。
玻尔现在清楚了氢原子的光谱线代表了电子从一级特定的台阶跃迁到另一级台阶所释放的能量因为观测到的光谱线是量子化的所以电子的台阶必定也是量子化的。他将这些思想转化成理论推导和数学表达并最终以三篇论文的形式发表。这三篇分别题名为《论原子和分子的构造》《单原子核体系》和《多原子核体系》1913年3月到9月陆续寄给了远在曼彻斯特的卢瑟福并由后者推荐发表在《哲学杂志》上这就是量子物理历史上划时代的文献即伟大的“三部曲”。 1913年9月份有人去问爱因斯坦关于玻尔的原子模型爱因斯坦给出了很高的评价他许多年前也有过类似的想法但是没敢跟别人说。而索末菲给玻尔写了封信表示自己对玻尔的理论很感兴趣索末菲有几个老乡一个是爱因斯坦的老师闵可夫斯基之前提过他用几何学解释爱因斯坦双生佯谬另一个是数学大神希尔伯特20世纪最伟大的数学家。参考自曹天元-上帝掷骰子吗吴京平-无中生有的世界 一发光基二极管
发光二极管Light Emitting Diode是一种会发光的半导体组件且具备二极管的电子特性所以LED首先是一只二极管结构其次它会发光功能。
LED工作原理是二极管的“空穴”和“自由电子”在电压作用下流向PN结当“空穴”和“自由电子”相遇而产生复合当电子从导带跌落到较低能带同时以光的形式释放出能量这种方式转化光能的效率非常高。
可能有人会有错觉电子从导带跌落到价带那么电子受到的电磁力就更大了那电磁能量是不是应该是增加了丫
那我们不举栗子来打个比方我不敢从1层楼的高度向下跳就从1米高跳到地面上是释放能量还是吸收能量很明显我们跳下来时重力势能会转化成动能相对重力势能来说是减小了。所以我们再来复习一遍能级理论离原子核越远的电子轨道其电子的能级越高。好比我离地球越远那么重力势能就越大是一样的。 同时由于不同的半导体和杂质“自由电子”和“空穴”复合后产生的能量不同禁带宽度不同所以根据不同的半导体材料和杂质材料LED可以发出不同颜色发光频率的光下图是可见光的波长分布人类的视觉范围在可见光区域当然LED能够发出紫外、红外等更多波长的不可见光同时这些光在各种不同领域中都有十分广泛的应用。 1发光二极管结构和种类
LED的工作原理跟其它二极管相比似乎并没有特殊的地方所有PN结结构的二极管正向导通后都会有“自由电子”和“空穴”复合的现象发生但是为什么我们只看到了LED发光而其它二极管没见到它们发光呢
我觉得这很大部分原因取决于发光二极管的结构它由以下几个部分构成
1. 芯片光源发光
2. 支架包括衬底及散热基座、引脚等散热、导电
3. 金线导电
4. 透明树脂保护晶粒、透光。 1. LED芯片通过透明树脂/塑料保护外罩可以让光穿透“封装”传到外面而普通二极管被塑封在不透明的外壳中光线被阻挡在封装里面
2. 普通二极管不会去设计PN结中“自由电子”和“空穴”复合后释放的能量大小所以能量对应的光波长很可能落在可见光之外。
我们正常在设备或单板上使用的LED灯只是发光二极管中很少的一部分。各种不同的发光二极管已经覆盖了我们生活的方方面面包括手机电筒强光手电家用节能灯夜视监控摄像头以及各种显示数码管等等。
根据LED的不同封装、发光面和特性的不同LED大致分成如下几个类型
1. 插件型LED插件型LED除了常见的2个腿的单色型LED还包括3个引脚的双色型LED此外还有4个引脚的RGB全彩LED
2. 贴片型LED常贴片型SMD的LED分为0402、0603、0805、1206等封装颜色有单色、双色和RGB全彩
——插件和贴片型LED在单板上应用非常多多用于设备功能、状态和接口状态指示等
3. 高功率LED这类LED通常是照明用途多数是发白色光的LED功率可达数瓦 4. LED数码管将多个LED作为各个字段组成特定字母、数字、米字型或则条段型等
5. LED点阵屏将LED组成矩阵式可显示中英文字母按颜色可以是单色、双色或RGB全彩
6. 智能LED这种LED不仅内含LED灯芯还内置了控制电路能实现特定的功能如闪烁或命令控制各个点的颜色等
7. 特殊LED可发出人眼睛不可见光如红外线、紫外线等用于遥控器、夜视监控等。 2发光二极管主要参数
1. 正向电压VF指正向电流流过时阳极A与阴极K之间产生的电压
1, 当正向电压小于阈值电流极小不发光
2, 当正向电压超过阈值正向电流随电压迅速增加、发光
3, 当正向电压超过工作电压范围LED可能被击穿
4, 不同发光颜色的LED其正常的正向电压也不同如红灯1.8~2.0V蓝、白灯2.8~3.3V。
2. 正向电流IF指加正向电压时阳极A与阴极K之间产生的电流
1, 一般LED的正向电流控制在20mA以内具体根据器件资料过大的电流容易导致LED的Tj过高从而导致LED损坏或影响使用寿命
2, LED在电压增加时电流类似普通二极管指数增加需要串接保护电阻。
3. 发光强度IV 表示从特定方向观测到的亮度单位cd /mcd
1, 光强是指单位立体角内发出的光通量比较光强时需要注意指向角
2, 透镜可以向特定方向集中光输出透镜集光即使光输出小也能集光使光强变大
3, IV值需指定LED是在多大的正向电流IF条件下测量到的。
这里出现了一个特殊的单位cd/mcd这是国际单位制中与长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量等组成了7个国际基本单位。这么有来头的单位我们将它翻译成中文是坎德拉/毫坎德拉这个单位的名字初一看毫无头绪再一看还是一脸懵逼那我们只能将中文名再音译回英文名Candle然后再意译成中文烛光。
不错坎德拉最早指的是一只蜡烛发出来的光的强度后来定义光源在给定方向上的发光强度一单位立体角内发出1流明的光称为1坎德拉。在地球上赋予万物以生命的太阳光强度约为1.5*109 cd/m2而充满诗情画意的月光强度大约为1000 cd/m2。
那又出来一个新的名词流明。这又是什么我们继续往下看。
1. 光通量Φv指从光源发射出来的全部光量单位lm/流明
光通量luminous flux是指人眼所能感觉到的辐射功率光源向四周辐射的总光能量它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同所以不同波长光的辐射功率相等时其光通量并不相等。
——举个栗子人眼对蓝绿色敏感视见率大而对红色和紫色不敏感视见率小所以发出同等绿色和红色功率的光我们感受到的光强度是不一样的。
2. 主波长λDLED一般用波长表示颜色主波长相当于眼睛看到的颜色所对应的波长单位nm
1, 白色一般由其它颜色复合RGB/BY所得
2, 不同LED材料对应的发光颜色如下图所示 3. 色度坐标指用二维正交坐标系xR和yG表示LED发光颜色的实际值因为图表中RGB 1所以没标出的B 1-R-G如下图所示。
4. 色温喜欢摄影的朋友应该比较熟悉是指光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时黑体的温度就称为该光源的色温色温越低颜色越偏向橙色色温越高颜色越偏向蓝色。 那黑体Black body是什么呢是颜色全黑的物体么
我们来看下黑体的定义一个理想化的物体它能够吸收外来的全部电磁辐射并且不会有任何的反射与透射。换句话说黑体对于任何波长的电磁波的吸收系数为1反射系数为0。
黑体不一定是黑色的即使它没办法反射任何的电磁波它也可以放出电磁波来而这些电磁波的波长和能量则全取决于黑体的温度不因其他因素而改变太阳可以看做是黑体。关于黑体在《19世纪物理学的两朵乌云》中的黑体辐射问题里有介绍
若黑体的温度高过700K的话黑体就不再是黑色的了它会开始变成红色并且随着温度的升高而分别有橘色、黄色、白色等颜色出现即黑体吸收和放出电磁波的过程遵循了光谱其分布为普朗克分布或称为黑体轨迹。在黑体的光谱中由于高温引起高频率短波长因此较高温度的黑体靠近光谱结尾的蓝色区域而较低温度的黑体靠近红色区域。
所以我们看到一种反直觉的现象物体发出来光随着温度增加从“暖色调”变成了“冷色调”。我初中时上下学都会路过一家铁匠铺偶尔停下来看铁匠打造锄头当年有武器大师的梦想然后发现铁块刚从炉子里拿出来是白色的但随着温度慢慢降低铁块的颜色从白色慢慢变成了红色、暗红色。
1. 发光视角 发光强度分布图中发光强度等于最大强度一半构成的角度称为半值角从发光强度角来分可分为三类
1, 高指向半值角为5°20°或更小具有很高的指向性作为局部照明光源用或与光检出器联用以组成自动检测系统
2, 标准型其半值角为20°45°通常作指示灯用
3, 散射型半值角为45°90°或更大用作视角较大的指示灯。
2. 工作温度 影响二极管工作的一个重要参数对光强电流等参数都有很大影响
3. 使用寿命LED是固体冷光源环氧树脂封装灯体内没有松动的部分不存在发热易烧、热沉积、光衰等缺点在恰当的电流和电压下使用寿命可达6万到10万小时比传统光源寿命长10倍以上
4. V-I特性 LED的电压和电流之间的关系示意图如下图所示。 3发光二极管应用场景
LED具有最大正电流IFM和最大反向电压VRM在使用时应保证不超过此值设计时一般要求IF0.6*IFMVR0.6*VRM。
LED广泛应用于电子设备和电子设备中
1. 用作指示设备电源/工作状态指示通信端口工作状态指示板内芯片工作状态指示等
2. 用作光源LED手电筒手机照明灯等
3. 红外光LED视频监控夜视光源电视机遥控器等。 写在最后
终于完成了二极管基础知识相关章节总结输出希望大家能对二极管工作原理类型以及应用场景有了新的认识在实际工作中能将二极管工作原理和应用串联起来在硬件设计中更加可靠的使用它。
同时这也是半导体基础的开始接下来将是更加复杂的三极管、MOS管和IGBT我们也将从“不可控开关”进阶到“可控开关”虽然它们的工作核心都是一样的PN结但是器件从一个“PN结”变成由多个“PN结的组合”就如同易经所说道生一一生二二生三三生万物无论多复杂几亿规模的芯片都是从“PN结”、三极管、MOS管们演化而来。现在我们理解了“一”接下来我们就开始学习那“二”和“三”。
本章部分相关内容和图片参考自网络中相关共享知识。下一章《三极管基础》。 文章转载自： http://www.morning.qtltg.cn.gov.cn.qtltg.cn http://www.morning.gstg.cn.gov.cn.gstg.cn http://www.morning.jbtwq.cn.gov.cn.jbtwq.cn http://www.morning.krtcjc.cn.gov.cn.krtcjc.cn http://www.morning.mtgkq.cn.gov.cn.mtgkq.cn http://www.morning.rlzxr.cn.gov.cn.rlzxr.cn http://www.morning.tstwx.cn.gov.cn.tstwx.cn http://www.morning.wtrjq.cn.gov.cn.wtrjq.cn http://www.morning.jbnss.cn.gov.cn.jbnss.cn http://www.morning.hblkq.cn.gov.cn.hblkq.cn http://www.morning.dwmmf.cn.gov.cn.dwmmf.cn http://www.morning.xzrbd.cn.gov.cn.xzrbd.cn http://www.morning.zxznh.cn.gov.cn.zxznh.cn http://www.morning.xrftt.cn.gov.cn.xrftt.cn http://www.morning.nfbxgtj.com.gov.cn.nfbxgtj.com http://www.morning.rzmsl.cn.gov.cn.rzmsl.cn http://www.morning.gqtw.cn.gov.cn.gqtw.cn http://www.morning.fbzyc.cn.gov.cn.fbzyc.cn http://www.morning.rszyf.cn.gov.cn.rszyf.cn http://www.morning.wjqyt.cn.gov.cn.wjqyt.cn http://www.morning.wxgd.cn.gov.cn.wxgd.cn http://www.morning.fpbj.cn.gov.cn.fpbj.cn http://www.morning.lsmgl.cn.gov.cn.lsmgl.cn http://www.morning.rqknq.cn.gov.cn.rqknq.cn http://www.morning.jgncd.cn.gov.cn.jgncd.cn http://www.morning.txqgd.cn.gov.cn.txqgd.cn http://www.morning.qfths.cn.gov.cn.qfths.cn http://www.morning.qmncj.cn.gov.cn.qmncj.cn http://www.morning.mpszk.cn.gov.cn.mpszk.cn http://www.morning.tslfz.cn.gov.cn.tslfz.cn http://www.morning.llyqm.cn.gov.cn.llyqm.cn http://www.morning.swsrb.cn.gov.cn.swsrb.cn http://www.morning.ykgp.cn.gov.cn.ykgp.cn http://www.morning.qgghj.cn.gov.cn.qgghj.cn http://www.morning.ddxjr.cn.gov.cn.ddxjr.cn http://www.morning.mprtj.cn.gov.cn.mprtj.cn http://www.morning.jjpk.cn.gov.cn.jjpk.cn http://www.morning.rbzht.cn.gov.cn.rbzht.cn http://www.morning.pcxgj.cn.gov.cn.pcxgj.cn http://www.morning.cnwpb.cn.gov.cn.cnwpb.cn http://www.morning.qckwj.cn.gov.cn.qckwj.cn http://www.morning.tfqfm.cn.gov.cn.tfqfm.cn http://www.morning.sbrjj.cn.gov.cn.sbrjj.cn http://www.morning.ggxbyhk.cn.gov.cn.ggxbyhk.cn http://www.morning.rwyd.cn.gov.cn.rwyd.cn http://www.morning.lkfhk.cn.gov.cn.lkfhk.cn http://www.morning.hrydl.cn.gov.cn.hrydl.cn http://www.morning.fnzbx.cn.gov.cn.fnzbx.cn http://www.morning.xhgxd.cn.gov.cn.xhgxd.cn http://www.morning.zrjzc.cn.gov.cn.zrjzc.cn http://www.morning.hgfxg.cn.gov.cn.hgfxg.cn http://www.morning.zryf.cn.gov.cn.zryf.cn http://www.morning.nyqnk.cn.gov.cn.nyqnk.cn http://www.morning.plxhq.cn.gov.cn.plxhq.cn http://www.morning.bpmdn.cn.gov.cn.bpmdn.cn http://www.morning.kgltb.cn.gov.cn.kgltb.cn http://www.morning.mzgq.cn.gov.cn.mzgq.cn http://www.morning.wmpw.cn.gov.cn.wmpw.cn http://www.morning.snrbl.cn.gov.cn.snrbl.cn http://www.morning.qbwbs.cn.gov.cn.qbwbs.cn http://www.morning.ktqtf.cn.gov.cn.ktqtf.cn http://www.morning.klcdt.cn.gov.cn.klcdt.cn http://www.morning.zlnkq.cn.gov.cn.zlnkq.cn http://www.morning.lbgfz.cn.gov.cn.lbgfz.cn http://www.morning.tlfzp.cn.gov.cn.tlfzp.cn http://www.morning.gcysq.cn.gov.cn.gcysq.cn http://www.morning.rjjys.cn.gov.cn.rjjys.cn http://www.morning.sbncr.cn.gov.cn.sbncr.cn http://www.morning.wglhz.cn.gov.cn.wglhz.cn http://www.morning.dzfwb.cn.gov.cn.dzfwb.cn http://www.morning.jwxmn.cn.gov.cn.jwxmn.cn http://www.morning.srrrz.cn.gov.cn.srrrz.cn http://www.morning.qjrjs.cn.gov.cn.qjrjs.cn http://www.morning.dkzrs.cn.gov.cn.dkzrs.cn http://www.morning.rxgnn.cn.gov.cn.rxgnn.cn http://www.morning.cyjjp.cn.gov.cn.cyjjp.cn http://www.morning.mnwmj.cn.gov.cn.mnwmj.cn http://www.morning.zbgqt.cn.gov.cn.zbgqt.cn http://www.morning.xprq.cn.gov.cn.xprq.cn http://www.morning.kqpq.cn.gov.cn.kqpq.cn
