Презентация по физике на тему "Полупроводники"

• 1 слайд

  
  Полупроводниковые приборы.
  +
  +
  +
  +
  

• 2 слайд

  СОДЕРЖАНИЕ
  Особенности и строение полупроводников…........................
  Собственная проводимость полупроводников…………………..
  Проводимость полупроводников при наличии примесей…
  р – п – переход………………………………………………………………………
  Полупроводниковый диод…………………………………………………..
  Транзистор…………………………………………………………………………….
  

• 3 слайд

  Полупроводники — материалы, которые по своей проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками
  и отличаются от проводников сильной зависимостью проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения.
  ρ
  Т
  0
  Основное свойство полупроводников – увеличение электрической проводимости
  с ростом температуры.
  ∞
  Из графика зависимости ρ(Т) видно,
  что при Т → 0 , ρ→ ∞ ,
  а при Т → ∞ , ρ→0
  
  
  Вывод:
  При низких температурах полупроводник
  ведет себя как диэлектрик , а при
  высоких обладает хорошей проводимостью
  ∞
  

• 4 слайд

  Строение полупроводников
  ( на примере кремния)
  1
  2
  3
  4
  Кремний – четырехвалентный элемент,
  во внешней оболочке – четыре электрона.
  Каждый атом связан с четырьмя соседними
  Каждая пара соседних атомов
  взаимодействует с помощью парноэлектронной связи .
  От каждого атома в ее образовании участвует один электрон.
  
  Любой валентный электрон может двигаться по любой из четырех связей
  атома, а , дойдя до соседнего, двигаться по его связям, т.е по всему кристаллу.
  Парноэлектронные связи достаточно прочны и при низких температурах
  не разрываются, поэтому при низких температурах кремний не проводит ток.
  

• 5 слайд

  Собственная проводимость полупроводников
  При повышении температуры отдельные связи разрываются, электроны
  становятся «свободными», в электрическом поле они перемещаются
  упорядоченно, образуя ток. При увеличении температуры от 300 К до 700 К
  их число возрастает в 107 раз.
  При разрыве связи образуется вакантное место , которое называют дыркой.
  В дырке имеется избыточный положительный заряд.
  +
  +
  +
  +
  Е
  

• 6 слайд

  Положение дырки в кристалле постоянно меняется. Этот процесс протекает так :
  Один из электронов,
  обеспечивающих связь атомов,
  перескакивает на место дырки,
  восстанавливает парноэлектронную связь , а там, где он находился, образуется дырка.
  Если Е = 0, то перемещение дырок беспорядочно, поэтому
  не создает тока.
  Если Е ≠ 0, то движение дырок
  становится упорядоченным , и к
  электрическому току, образованному движением электронов, добавляется ток, связанный с перемещением дырок.
  Вывод:
  в полупроводниках имеются
  носители зарядов двух типов :
  электроны и дырки.
  Проводимость чистых полупроводников называется
  собственной проводимостью полупроводников
  Собственная проводимость полупроводников обычно невелика.
  

• 7 слайд

  Электрическая проводимость полупроводников
  при наличии примесей
  ПРИМЕСИ
  ДОНОРНЫЕ
  АКЦЕПТОРНЫЕ
  Примеси, легко отдающие
  электроны, увеличивающие количество свободных электронов.
  Атом мышьяка имеет 5 валентных
  электронов, 4 из которых участвуют
  в образовании парноэлектронных
  связей, а пятый становится свободным.
  Полупроводники , содержащие
  донорные примеси, называются
  полупроводниками п – типа
  от слова negative – отрицательный
  Примеси, легко принимающие
  электроны, увеличивающие количество дырок.
  Атом индия имеет 3 валентных
  электрона, которые участвуют
  в образовании парноэлектронных
  связей, а для образования четвертой электрона недостает,
  в результате образуется дырка.
  Полупроводники , содержащие
  акцепторные примеси, называются
  полупроводниками р – типа
  от слова positive – положительный
  

• 8 слайд

  Наибольший интерес представляет контакт полупроводников р – и п – типа, называемый р – п-переходом
  р – типа
  п – типа
  р – п-переход
  При образовании контакта электроны частично переходят из полупроводника п - типа в полупроводник р – типа, а дырки – в обратном направлении
  В результате полупроводник п - типа заряжается положительно, а р – типа - отрицательно .
  В зоне перехода возникает электрическое поле, которое через некоторое время начинает препятствовать дальнейшему перемещению дырок и электронов.
  Е
  +
  _
  

• 9 слайд

  р – типа
  п – типа
  р – п-переход
  +
  _
  U
  I
  0
  Рассмотренный переход называют прямым
  Вольт - амперная характеристика прямого перехода
  изображена на графике
  При данном подключении ток через р – п-переход
  осуществляется основными носителями зарядов, поэтому
  проводимость перехода велика, а сопротивление мало
  Особенности действия р – п-перехода при его подключении в цепь
  

• 10 слайд

  р – типа
  п – типа
  р – п-переход
  +
  _
  При данном подключении ток через р – п-переход
  осуществляется неосновными носителями, поэтому
  проводимость перехода мала, а сопротивление велико.
  
  
  U
  I
  0
  Этот переход называют обратным
  Вольт - амперная характеристика обратного перехода
  изображена на графике пунктиром.
  р – п-переход по отношению к току оказывается несимметричным :
  в прямом направлении сопротивление перехода значительно меньше,
  чем в обратном.
  
  

• 11 слайд

  Полупроводниковый диод благодаря своему основному свойству –односторонней проводимости, широко используется для
  выпрямления переменного тока
  Ge
  In
  _
  +
  Изготавливают диоды из германия, кремния, селена, помещая их
  в герметичный металлический корпус.
  Чтобы избежать зазора между
  полупроводниками с различными
  типами проводимости, в одну из
  поверхностей германия вплавляют
  каплю индия.
  
  р – п
  Между двумя областями с
  проводимостями разных типов образуется р – п-переход
  В полупроводниковом диоде германий
  служит катодом, а индий – анодом.
  преимущества
  Преимущества
  полупроводниковых диодов
  не требуют специального источника энергии
  для образования носителей
  заряда;
  очень компактны, миниатюрны;
  - обозначение диода на схеме
  пропускает ток
  не пропускает ток
  

• 12 слайд

  Транзистор – прибор, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления и преобразования электрических сигналов.
  Ge
  In
  In
  п – р
  р – п
  эмиттер
  коллектор
  база
  эмиттерный
  переход
  коллекторный
  переход
  Три области: эмиттер, база, коллектор.
  Два р – п – перехода:
  эмиттер – база – эмиттерный переход;
  коллектор – база – коллекторный переход
  В зависимости от проводимости базы, транзисторы
  делятся на два типа: п – р - п и р – п - р
  
  Толщина базы должна быть значительно меньше
  длины свободного пробега носителей тока, а
  концентрация основных носителей в базе
  значительно меньше концентрации основных
  носителей тока в эмиттере – для минимальной
  рекомбинации в базе.
  Площадь коллекторного перехода должна быть больше площади эмиттерного
  перехода, чтобы перехватить весь поток носителей тока от эмиттера.
  

• 13 слайд

  Ge
  In
  In
  п – р
  р – п
  эмиттер
  коллектор
  база
  +
  _
  R
  ~
  Рассмотрим принцип действия прибора при включении
  в цепь, схема которой показана на рисунке
  При создании напряжения между эмиттером
  и базой, основные носители - дырки, проникают
  в базу, где небольшая часть их рекомбинирует
  с электронами базы, а основная часть попадает
  в коллекторный переход , который закрыт
  для электронов, но не для дырок.
  Т.к. основное число дырок, пройдя через базу,
  замкнули цепь, сила тока в эмиттере и
  коллекторе практически равны.
  Сила тока в коллекторе от величины
  сопротивления R практически не зависит,
  Но от его величины будет зависеть
  напряжение на нем. Именно поэтому,
  изменяя сопротивление, можно получать многократное усиление напряжения, а , значит,
  и мощности .
  

• 14 слайд

  Применение транзисторов
  Транзисторы получили
  чрезвычайно широкое распространение:
  заменяют электронные лампы во многих цепях;
  портативная радиоаппаратура;
  цифровая техника;
  процессоры;
  И все это благодаря своим преимуществам:
  не потребляют большой мощности,
  компактны по размерам и массе,
  работают при более низких напряжениях.
  
  Недостатками транзисторов являются:
  большая чувствительность к повышению температуры;
  чувствительность к электрическим перегрузкам;
  чувствительность к проникающим излучениям.
  Б
  Э
  К
  обозначение транзистора
  на схеме