Saf kristal kafeslerin düşük içsel iletimine ek olarak, dışsal iletim, yabancı atomların kasıtlı olarak dahil edilmesiyle (“katkılama”) yaratılır. Bu tür safsızlıklar, değerlik elektronlarının sayıları temel malzemeninkinden farklıysa etkilidir.

Örneğin, dahil edilen safsızlıkların değerlik elektron sayısı kafes atomununkini aşarsa (örneğin, dört değerlikli silikon (Si) kafesine dahil edilen beş değerlikli arsenikte (As); fazla elektron, safsızlık atomuna yalnızca zayıf bir şekilde bağlanır.

Böylece kafes içindeki termal hareketler nedeniyle saf olmayan atomdan kolayca ayrılır ve serbestçe hareket eden bir elektron olarak kristal kafesin iletkenliğini arttırır. Elektron sayısını artıran bu tür yabancı atomlara donör atomlar denir.

Bununla elektronların sayısı deliklerinkinden çok daha fazladır. Bu durumda elektronlar çoğunluk taşıyıcıları olarak adlandırılırken, delikler azınlık taşıyıcıları oluşturur. İletkenlik esas olarak negatif yüklü parçacıklar tarafından oluşturulduğundan, bu tür iletim n-iletimi olarak adlandırılır.

Yarı iletken malzemeye dahil edilen safsızlıklar, aksine, daha az değerlik elektronları ile sağlanırsa (örneğin, dört değerlikli silikona (Si) dahil edilmiş üç değerlikli bor (B) veya alüminyum (Al); bu doping atomları, değerlik bandından bir ek elektron emme eğilimindedir. temel malzeme.

Bu tür yabancı atomlara bu nedenle alıcı atomlar denir. Delik sayısını arttırırlar (yarı pozitif yük taşıyıcılar) ve p-iletkenliği oluştururlar. Bu koşullar altında, eksik elektronlar (yani boşluklar) çoğunluk taşıyıcıları iken, elektronlar azınlık taşıyıcıları gibi davranırlar.

Ayrıca yukarıda belirtilen bağlam, enerji boşluğu modeli içinde gösterilebilir. Katkısız yarı iletken malzeme içinde, tekrarlayan elektron-boşluk-çifti oluşturma ve rekombinasyon süreçleri nedeniyle serbest hareketli yük taşıyıcılarının belirli bir denge konsantrasyonu oluşturulur.

Bu işlem sırasında deliklerin ve elektronların sayısı eşittir. Sıcaklığın yanı sıra denge konsantrasyonundaki yük taşıyıcı yoğunluğu, değerlik bandından bir elektronu serbest bırakmak için gereken minimum enerji ile belirlenir ve bu nedenle Eg enerji aralığı ile tanımlanır.

Örneğin, germanyum (Ge) için enerji aralığı 0,75 eV ve silikon için 1,12 eV’dir. Elektron ve delik yoğunlukları nispeten düşük kaldığından katkısız yarı iletken malzemenin iletkenliği de düşüktür.

İletim bandındaki elektronların sayısı, vericilerin eklenmesiyle önemli ölçüde artar. Enerji açığı modelinde donörler, iletim bandının hemen hemen altındaki enerji seviyelerine karşılık gelir. Alıcıların eklenmesi, bir değerlik bandı içindeki deliklerin sayısını buna göre artırır. Enerji açığı modelinde, alıcıların enerji seviyeleri valans bandının biraz üzerindedir.

Yarı iletkenin alıcılarla (p-doping) ve donörlerle (n-doping) katkılanmasıyla, yarı iletken malzemelerin iletkenliği çeşitli büyüklük sıralarında kontrol edilebilir. Bununla birlikte, belirli bir malzemenin elektron yoğunluğunun ve delik yoğunluğunun ürünü, sıcaklığa bağlı bir malzeme sabitidir.

Bu nedenle, örneğin elektron yoğunluğu donörlerin dahil edilmesiyle artarsa, boşluk yoğunluğu otomatik olarak azalır. Bununla birlikte, iletkenlik artar. Ancak, kabul edenlerin ve verenlerin etkileri birbirini iptal ettiğinden, her iki tür doping aynı anda uygulanmamalıdır.

Yarı iletkenler ayrıca “doğrudan” ve “dolaylı” yarı iletkenler olarak ayrılır. Direkt yarı iletkenler için yük taşıyıcılarını değerlik bandından iletim bandına aktarmak için sadece enerji gerekirken, dolaylı yarı iletkenler için de yük taşıyıcıya bir momentum aktarılması gerekir.

Isı taşınım katsayısı
Isı transferi Çeşitleri
Zorlanmış taşınım nedir
Isı transferi Nedir
Taşınımla ısı transferi
Işınım ile ısı transferi örnekleri
Isı transferi Soru Çözümleri
Isı transferi formülleri

Bunun başlıca nedeni bant yapısıdır ve güneş pilleri için yarı iletken malzemelerin uygunluğu üzerinde muazzam bir etkiye sahiptir. Gelen bir fotonun doğrudan yarı iletken absorpsiyonu için yük taşıyıcıyı iletim bandına yükseltmek için yeterliyken (yani foton tarafından özel enerji transferi), dolaylı yarı iletkenler için ek olarak uygun bir momentumun aktarılması gerekir.

Bu süreç üç parçacık gerektirir: yük taşıyıcı (1. parçacık) aynı anda fotondan (2. parçacık) yeterli miktarda enerji ve bir fonondan (3. parçacık) gerekli momentumu alır; Bir kristal momentumun kuantumlarına fononlar denir. Yalnızca üç parçacığın tümü aynı anda bir araya gelirse (yani, üç parçacık işlemi), yük taşıyıcıları iletim bandına kaldırılır.

Direkt yarı iletkenlerle (iki gövde süreci) karşılaştırıldığında, bu koşullar çok daha nadirdir. Dolaylı yarı iletkenlerde yarı iletken malzemenin içindeki fotonun emilene kadar çok daha uzun bir mesafe kat etmesi gerekmesinin nedeni budur.

Kristalin silikon böyle dolaylı bir yarı iletkendir ve bu nedenle silikon hücrelerin nispeten kalın olması ve/veya uzun bir optik yol uzunluğu oluşturmak için uygun bir ışık tutma düzeni içermesi gerekir. Amorf silikon, CdTe veya CIS, aksine doğrudan yarı iletkenlerdir.

Bu malzemelerden yapılan güneş pilleri, 10 um’nin altında bir kalınlığa sahip olabilirken, kristalin silikon güneş pillerinin kalınlığı tipik olarak 200 ila 300 um arasında uzanır. Daha ince kristal silikon hücreler geliştirilme aşamasındadır, ancak tartışılan optik özelliklerin sağlanması gerekir, bu da üretim harcamalarının artmasına neden olur.

Fotoğraf Efekti

“Fotoğraf etkisi” terimi, fotonlardan (yani elektromanyetik radyasyonun kuantumu) malzemenin içinde bulunan elektronlara enerji transferini ifade eder. Foton enerjisi böylece elektronların potansiyel ve kinetik enerjisine dönüştürülür. Elektron, Planck’ın kuantumu ile foton frekansının çarpımı olarak tanımlanan fotonun kuantum enerjisinin tamamını soğurur. Dış ve iç fotoğraf efekti ayırt edilir.

Harici fotoğraf efekti

Elektromanyetik radyasyon, ultraviyole aralığında katı bir cismin yüzeyine çarparsa, elektronlar fotondan enerji emebilir. Daha sonra, yeterli foton enerjisi olması koşuluyla, katı cisimden kaçmak için gerekli iş fonksiyonunun üstesinden gelebilirler. Bu işleme harici fotoğraf efekti denir.

Enerji aralığı modeli içinde elektronlar, artık katı cismin bir parçası olarak kabul edilmeyecekleri şekilde, iletim bandının ötesine enerjik olarak kaldırılır. Bireysel atomlar için karşılık gelen enerjik sınır çizgisi, iyonlaşma enerjisidir; katı cisimler için vakum seviyesi olarak adlandırılır.

Vakum içindeki katı cisimden kopan elektronun enerjisinin sıfıra eşit olduğu enerji sınırı olarak tanımlanır. Dolayısıyla vakum seviyesi, iletim bandının üst kenarı veya değerlik bandının üzerindeki tüm bantların üst kenarı ile aynıdır.

The post Dış İletim – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).

Yeraltı sığ. Dünya yüzeyine yakın yerkürenin sığ katmanlarında, sıcaklık rejimi esas olarak güneş radyasyonu ve yansıması, yağış, yeraltı suyu hareketi ve yeraltındaki ısı transferi ile belirlenir.

Bu katmanlardaki jeotermal ısı akışının sadece ihmal edilebilir bir etkisi vardır. Sıcaklık rejimi çok yüksek mevsimsel dalgalanmalara tabi olduğundan, sıcaklıklar buna bağlı olarak dünya yüzeyinin altındaki bu düşük derinliklerde dalgalanır.

Yerkabuğunun sığ yeraltında, jeotermal ısı ve gelen güneş enerjisinden kaynaklanan tüm jeotermal ısı akışındaki farklı paylar, bir dizi farklı etkiden etkilenir.

Örneğin, toprak gibi yağış da ortamın ortam sıcaklığından etkilenir. Yağmur suyunun bir kısmı yeraltına sızıyor. Bu tür ısı transferi konvektiftir ve bir ısı transfer ortamı, bu durumda su yoluyla gerçekleşir.

Su toprağa sızdığında çok farklı sıcaklıklara sahip olabilir. Yeraltı suyuna ne kadar hızlı ulaşırsa ve toprağa ne kadar çok su sızarsa, giren suyun ısı durumu genellikle o kadar az değişir ve yeraltı suyu üzerinde o kadar çok ısınma veya soğutma etkisi olabilir.

Bu, esas olarak çok geçirgen örtü tabakaları ve yeraltı suyu akiferleri için geçerlidir. Su, yeraltı suyuna ulaşmadan önce uzun süre toprak altında kalırsa durum farklıdır. Bu koşullar altında, su sıcaklığı büyük ölçüde çevredeki kayalarınkine göre ayarlanabilir. Su gevşek kayalara (örn. kumlar) girerse, temas alanı çok geniştir ve bu nedenle ısı alışverişi tercih edilir.

Güneş radyasyonunun mevsimsel etkisi, dünya yüzeyinden 10 ila 20 m derinliğe kadar gözlemlenebilir. Yerden yaklaşık 20 m derinliğe kadar olan bu mevsimsel sıcaklık değişimleri, mevsimsel olarak değişen güneş radyasyonu kaynağından kaynaklanır.

Toprağın enerji depolama kapasitesi nedeniyle, yeryüzüne yakın hava katmanlarındaki sıcaklık dalgalanmalarının yüzeye yakın toprağın sıcaklığı üzerinde doğrudan bir etkisi yoktur. Bunun sonucunda, yanıt veren sıcaklık profili, mevsimsel olarak değişen ortalama hava sıcaklıklarını belirli bir gecikmeyle takip eder.

Yüzeyin 10 ila 20 m altında sıcaklık, yaklaşık 9 ila 10 °C’lik yıllık ortalama sıcaklıkta sabittir. Dünya yüzeyinin üst santimetrelerinde, güneş radyasyonu nedeniyle günlük süreçte sıcaklık değişimleri meydana gelir. Bu varyasyonlar artan derinlikle azalır ve sığ jeotermal enerjinin enerjik kullanımı için pratikte hiçbir önemi yoktur.

Mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarının olmadığı derinliğe nötr bölge denir. DIN 4049’a göre bu, yıllık sıcaklık rotasının 0,1 K’den fazla dalgalanmadığı yer yüzeyinin altındaki bölümdür.

Sıcaklık dalgalanmaları derinlikle birlikte azalır ve kayaların termal iletkenliğinden ve yeraltı suyu akışından büyük ölçüde etkilenirler. Bu nötr bölge, yaklaşık 20 m derinlikte tanımlanabilir. Bunun altında, sıcaklık ağırlıklı olarak jeotermal ısı akışından etkilenir. 

Yaklaşık olarak, nötr bölge içindeki sıcaklık, ilgili bölgede dünya yüzeyindeki ortalama uzun vadeli (uzun yıllar boyunca) yıllık sıcaklığa eşittir (yani, ilgili bölgede dünya yüzeyindeki sıcaklık 9’a eşittir.

Isı Transfer Süreçleri

Farklı ısı transfer süreçleri, aynı derinlikte değişen sıcaklıklara yol açar. Yerel termal sıcaklık gradyanı bu nedenle bölgesel veya genel ortalama değerden önemli ölçüde sapabilir.

Jeotermal ısı akış gradyanı volkanik ve tektonik faaliyetlerden etkilenebilir. Dünyanın dinamik davranışına göre en önemli jeotermal ısı kaynakları hakkında şematik bir görünüm verir. Orta okyanus sırtlarında yüksek jeotermal enerji potansiyeli verilmektedir.

Burada okyanus kabuğu nispeten incedir ve sıcak manto kayası dünya yüzeyine yakın bir yerde yükselir. Bu, örneğin, jeotermal enerjinin halihazırda enerji talebine önemli ölçüde katkıda bulunduğu İzlanda’daki durumdur.

Ayrıca, okyanus kabuğunun kıtasal kabuğun altına hareket ettiği yerlerde jeotermal enerji kullanımı için yüksek potansiyellerin verildiğini de göstermektedir. İki levha arasındaki sınırda, sıcak manto kayası yukarı doğru hareket edebilir ve volkanlar şeklinde görünür hale gelebilir.

Bu tür jeotermal aktivitenin tipik örnekleri, Güney Amerika’daki And Dağları boyunca yer alan sayısız volkandır. Jeolojik dönemlerde volkanların enerjisinden doğrudan yararlanmanın zor olduğu durumlarda bile, sığ derinliklerde nispeten yüksek sıcaklıklara sahip volkanik sonrası alanlar, jeotermal enerjinin kullanımı için potansiyel alanlardır. Kaliforniya/ABD’deki Geysers sahası ve Yeni Zelanda’daki jeotermal sahaları bu tip jeotermal kaynaklara örnektir.

Konveksiyon ile ısı transferi
Işınımla ısı transferi
Isı transferi Çeşitleri
Isı transferi Soru Çözümleri
Isı transferi PDF
İletimle ısı transferi
Isı transferi hesabı
Taşınımla ısı transferi formülü

Ayrıca, kıta kabuğu gibi diğer alanlar da önemli miktarda ısı akışı gösterir. Bu nedenle, mevcut bilgi durumuna göre Avrupa’nın bazı bölgelerindeki ısı akışı yoğunluğunu göstermektedir. Bu haritaya göre, nispeten yüksek bir ısı akışı yoğunluğu ile karakterize edilen alanlar görülebilir.

Bu, örneğin Yukarı Ren Vadisi ve Paris’in güneyindeki geniş alanlar için geçerlidir. Toskana’da çok yüksek ısı akışı yoğunlukları verilmektedir; burası ilk jeotermal enerjinin kurulup işletmeye alındığı alandır.

Sıcaklık haritaları, bu tür ısı akış yoğunluğu haritalarına dayalı olarak ve derin kuyulardan ölçülen değerler kullanılarak geliştirilebilir. Örnek olarak, 2.000 m derinlikte Almanya için örnek niteliğinde sıcaklık konturlarını gösterir.

Yukarı Ren Vadisi’ndeki yüksek sıcaklıklar dikkat çekicidir; yarık çapındaki yeraltı suyu sirkülasyonlarından etkilenirler. Dahası, Stuttgart’ın güneyinde Bad Urach yakınlarındaki Swabian Dağları bölgesinde ve Kuzey Almanya-Polonya Havzasında yüksek sıcaklıklar görülüyor; tuzlu yapılar bu tür sıcaklık anormalliklerini destekler.

Bu enerjiden teknik olarak yararlanmak için ilgili sıcaklık seviyesi bir parametreden başka bir şey değildir. Ayrıca, ısının yalnızca kayalarda depolanıp depolanmadığı veya muhtemelen kaya gözeneklerinde doğal olarak bulunan sıvıların bir parçası olup olmadığı da belirleyicidir (yani, yüksek düzeyde gözenekliliğe ve geçirgenliğe sahip taşıyıcı kayalar).

Genellikle derinliklerde ıslak kayalar bulunur. Enerjiden doğrudan faydalanmak için yeterli su taşıyan ve yerin çok derininde olmayan akiferlerin mevcudiyeti temel gereksinimdir. Bu akiferler, dünya çapında birçok yerde bulunan büyük tortu yapılarında bulunabilir.

Mevcut sediman havzalarını örnek olarak gösterir. Hidrotermal koşulları açısından en ilginç bölge, Tuna ile Alpler arasındaki Malm suyunun (yani Üst Jura’da kireçtaşı kayalardan oluşan jeolojik bir tabaka) kullanılabileceği bir alandır.

The post Isı Transfer Süreçleri – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).