Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Собственная и примесная проводимость полупроводников.
+
+
+
+
Полупроводниковые приборы.
2 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
∞
3 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.
4 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
5 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.
6 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
7 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
+
_
8 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
9 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.
10 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
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
11 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.
12 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 .
13 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
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 626 999 материалов в базе
«Физика. Базовый и профильный уровни», Тихомирова С.А., Яворский Б.М.
§ 79. Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников
Больше материалов по этой темеНастоящий материал опубликован пользователем Мишаков Александр Николаевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материалВаша скидка на курсы
40%Курс повышения квалификации
72/108 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Мини-курс
4 ч.
Мини-курс
10 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.