«Полупроводники. Полупроводниковые приборы» Задания по физике для группы № ТО1-15 Теория.

Задания по физике для группы № ТО1-15
Изучить тему: «Полупроводники. Полупроводниковые приборы»
Теория.
1. Полупроводники – вещества, занимающие промежуточное положение между
проводниками и диэлектриками.
Атом полупроводника состоит из положительно заряженного ядра и окружающих его
электронов, но все они очень прочно связаны с ядром. Поэтому при достаточно низких
температурах в полупроводнике вообще отсутствуют свободные электроны, а
следовательно,
и
электропроводность.
С
повышением
температуры в них возрастает концентрация электронов проводимости и поэтому
сопротивление уменьшается. Для увеличения, электропроводности полупроводника
следует сообщить электронам энергию, необходимую для отрыва их от атома или
молекул.
Помимо теплового движения в результате нагрева источником этой энергии могут быть
электромагнитные волны, летящие элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны
и др.), электрическое поле и свет.
2. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость
полупроводников.
В современной электронике практическое применение имеют следующие
полупроводники: германий, кремний, селен, окись меди и др. Вокруг ядра атома германия,
содержащего 32 протона, на четырех оболочках находятся 32 электрона; расположенные
на наружной оболочке 4 валентных электрона и определяют электропроводность
германия.
Схематическая кристаллическая решетка германия
Объединение атомов германия в кристаллическую решетку осуществляется при помощи
ковалентных, или атомных связей.
Вследствие теплового возбуждения происходит ионизация отдельных атомов
кристаллической решетки, т. е. некоторые из валентных электронов становятся
свободными, обусловливая Электронную проводимость Германия.
В полупроводнике наряду с электронов имеет место так называемая Дырочная
проводимость. После отрыва электрона от атома остается свободное место, которое
называют Дыркой. Валентный электрон соседнего нейтрального атома может перейти на
притягивающий его атом с дыркой и заполнить освободившуюся связь. При этом дырка
как бы «переходит» к соседнему атому. Если к полупроводнику не приложено внешнее
электрическое поле, то дырки, так же как и свободные электроны зоны проводимости,
перемещаются беспорядочно. Если полупроводник поместить в электрическое поле, то
движение электронов и дырок становится направленным. Это направленное движение
электронов и дырок создает в полупроводнике электрический ток.
Таким образом, электрический ток в полупроводнике – направленное движение
электронов и дырок.
В чистом полупроводнике собственная проводимость мала. Для ее увеличения вводят
примеси. Они бывают двух типов: донорные и акцепторные.
Рис. 1
рис. 2
Если в германий добавить 5-ти валентный фосфор, то один от каждого атома фосфора
освободится электрон. Таким образом, в таком полупроводнике проводимость будет в
основном электронная (рис. 1)., а примесь –донорная. Полупроводник такого типа
получил название полупроводника п-типа.
Если же в германий добавить 3-х валентный индий (рис. 2), то у каждого атома индия не
будет доставать электрона. Там образуется свободное место – дырка, примесь названа
акцепторной. Проводимость будет дырочная, а полупроводник Р-типа.
3. Полупроводниковые приборы
Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это граница соприкосновения
двух полупроводников с разными типами проводимости, которая обладает свойством пропускать ток только в одном направлении. Это есть полупроводниковый диод.
Условное обозначение диода
Полупроводниковые диоды используются в выпрямителях для преобразования
переменного тока в постоянный.
Транзисторами называются полупроводниковые приборы с двумя n–p-переходами.
Транзистор выполняет роль усилителя переменного напряжения.
В настоящее время полупроводниковые приборы находят широкое применение в
радиоэлектронике, так как обладают рядом ценных качеств: большим сроком службы,
малыми габаритами, высокой механической прочностью и незначительным потреблением
энергии.
Ответить на вопросы:
Чем отличаются полупроводники от проводников?
Какие вещества применяют в полупроводниковой технике?
Что представляет собой электрический ток в полупроводниках?
Какие виды примесей вы знаете?
Какой будет проводимость полупроводника, если к германию добавить селен,
цинк, мышьяк?
6. Где применяют полупроводниковые приборы?
7. Какие полупроводниковые приборы применяют в вашей профессии?
1.
2.
3.
4.
5.
Преподаватель
В.А.Зубарева
Электронная почта: 89046840431@mail.ru