Конспект на тему Проводники и полупроводники

Электрический  ток  в  полупроводниках.

Полупроводники  -  это  вещества,  которые  имеют  промежуточную(между  проводниками  и  диэлектриками)  проводимость, т.е.                                      ρ_пров.< ρ_{полупров.<}ρ_диэл.                                                                                                   

К  полупроводникам  относятся  Si , Ge,  Sn,  As,      Sb и  др.                                                              

Строение  полупроводников  ( Ge ,  Si ):

связь  атомов  ковалентная (парноэлектронная) ?

Ковалентная  связь  прочная  при  низких  температурах,  но  при  нагревании  и  освещении  валентные  электроны  разрывают  связь  со  своими  атомами  и  становятся                                                свободными,  проводимость полупроводников                                увеличивается                                                                                                                                                                                                                                Собственная  проводимость (чистых                                                            полупроводников)                                                        

            электроны   -                 дырки   +

ставшие  свободными,       свободное  место  в               

покинув  свои  связи          в нарушенной                    при повышении                   ковалентной                         

температуры                           связи

В  чистом  полупроводнике  число  свободных электронов  =  числу дырок, поэтому                                                                           проводимость  электронная = проводимости  дырочной.

Собственная  проводимость полупроводников                       электронно -дырочная.

Примесная  проводимость                                                       

Проводимость  полупроводников изменяют  при  внесении  примесей:  если  к Ge + As    проводимость  электронная;  если  к  Ge + In  проводимость  дырочная.                                        

Полупроводник с электронной  проводимостью        n– типа (примесь донорная).  Полупроводник  с дырочной  проводимостью        p –типа (примесь акцепторная)                               Полупроводник         Полупроводник

                    n– типа                      p –типа

   основные носители       основные  носители    

      заряда      электроны           заряда       дырки                        

      неосновные                  неосновные 

                 дырки                     электроны

                      Свойства  p – n   перехода 

                +     прямой  -             -  обратный   +      

p       p                        n     p                            n  

                       I, мА

 

             40                    прямой  ток                      

              20                                       

  40    20             1     2                 U,В

 обратный ток           + p         n-

-    ►    +              +        ►    -

Применение:  полупроводниковый  диод                    +       ►        -

обладает  односторонней  проводимостью, применяется  для  преобразования  переменного  тока  в  постоянный.

Полупроводниковый  транзистор

двойной  p – n переход    К

p                       p         Б     

эмиттер база коллектор               Э                 

применяется  для  усиления  напряжения  на  выходе.  

Фотоэлемент  (солнечная батарея)      источник  тока,  в  котором  световая  энергия  преобразуется  в  энергию  электрическую.

Фоторезистор        устройство ,  в  котором  сопротивление  изменяется  в  зависимости  от  освещённости.  При  увеличении  светового  потока,  падающего  на  фоторезистор,  его  сопротивление  уменьшается.  Применяется  в  автоматике.

Термистор ( терморезистор )          устройство,  в  основе  которого  лежит  зависимость  сопротивления  полупроводника  от  температуры. При  нагревании  некоторых  полупроводников  их  сопротивление  уменьшается.

Применение: измерение  высоких  и  низких  температур,  поддержание  постоянной  температуры  в  автоматических  устройствах,  в  закрытых  камерах – термостатах.

Полупроводники – основа  интегральных  схем,  а,  значит, микроэлектроники.