Ток в полупроводниках, Физика. 10 класс
Из опыта следует, что при нагревании полупроводника сила тока в цепи возрастает. Транзисторы Обобщение и систематизация знаний Лабораторная работа 1 Лабораторная работа 2 Лабораторная работа Лабораторная работа 3 Лабораторная работа 4 Приложение. Электрические свойства веществ Полупроводники от металлов отличают по ряду признаков: удельное сопротивление у полупроводников при обычных условиях гораздо больше, чем у металлов; удельное сопротивление чистых полупроводников уменьшается с ростом температуры у металлов оно растет ; при освещении полупроводников их сопротивление значительно уменьшается на сопротивление металлов свет почти не влияет ; ничтожное количество примесей оказывает сильное влияние на сопротивление полупроводников.
Полупроводник p -типа. Возникновение дырочной проводимости связано с введением трехвалентных атомов индия в кристалл германия.
Чтобы образовать связь с четвертым атомом германия у индия отсутствует электрон. Именно он захватывается атомом индия из ковалентной связи соседних атомов германия.
Тогда получаем, что атом индия становится отрицательным ионом, располагаемым в узле кристаллической решетки. Отсюда ковалентная связь соседних атомов образует вакансию. С ее наличием в кристалле происходит разрыв множества ковалентных связей, а на их местах образуются вакантные места, то есть дырки.
Электроны движутся к ней из соседних ковалентных связей, что обуславливает хаотичное блуждание дырок по кристаллу. Акцепторная примесь способна заметно снижать удельное сопротивление за счет появления дырок. Она получила название дырочной. Проводник с примесью и наличием дырочной проводимости — это полупроводник p -типа. Основными носителями свободного заряда в таких полупроводниках являются дырки. Дырочная проводимость обуславливается эстафетным перемещением по вакансиям, начиная от атома германия к другому электрону, осуществляющему ковалентную связь.
Полупроводники n - и p - типов подвергаются действию закона Ома на интервалах силы тока и напряжений с условием концентрации свободных носителей. Электричество Электромагнетизм. Контрольная работа. Механика вращательного и колебательного движения. Справочник Онлайн-калькуляторы Тесты с ответами. Помощь студентам Справочник Физика Постоянный электрический ток Электрический ток в полупроводниках. Как работает сервис.
Зависимость сопротивления от температуры Полупроводники отличаются от металлов тем, что при понижении температуры у вторых падает удельное сопротивление, как показано на рисунке 1.
Пример 1 Рассмотрим на примере германия Ge. Примесь атомов, захватывающих электроны, называют акцепторной. Всё ещё сложно? Все услуги. Предыдущая статья Электрический ток в металлах Следующая статья Квазистационарные процессы. Выполненные работы по физике. Стоимость: 2 руб Заказать такую же работу. Электричество Электромагнетизм Вид работы: Контрольная работа Выполнена: 10 мая г. Тогда в полупроводнике наряду с собственной проводимостью возникает примесная проводимость. Проводимость, обусловленную наличием примесей в полупроводнике, называют примесной проводимостью полупроводника.
Рассмотрим механизм этой проводимости на примере кристалла германия Ge, содержащего примесь атомов мышьяка As, валентность которых равна пяти. Четыре валентных электрона атома мышьяка образуют ковалентные связи с соседними атомами германия рис. Пятые электроны атомов мышьяка не задействованы в образовании ковалентных связей и могут свободно перемещаться, почти как электроны в металлическом проводнике.
Проводимость такого кристалла будет преимущественно электронной. Дырки, образующиеся в результате разрыва отдельных ковалентных связей между атомами германия, являются неосновными носителями электрического заряда, так как их концентрация мала по сравнению с концентрацией свободных электронов. Такие полупроводники называют электронными полупроводниками или полупроводниками n-типа от лат. Примеси, поставляющие в полупроводники свободные электроны без возникновения равного им количества дырок, называют донорными отдающими.
Удельное сопротивление полупроводника с содержанием таких примесей резко уменьшается и может приближаться к удельному сопротивлению металлического проводника.
Теперь рассмотрим механизм примесной проводимости полупроводника на примере кристалла германия Ge, содержащего примесь атомов индия In, валентность которых равна трем. Валентные электроны атома индия образуют ковалентные связи лишь с тремя соседними атомами германия рис. На образование связи с четвертым атомом германия у атома индия электрона нет. Поэтому возле каждого атома индия одна из ковалентных связей будет незаполненной, т.
Этот недостающий электрон может быть захвачен атомом индия из ковалентной связи соседних атомов германия. Но при этом дырка образуется на том месте, где до этого находился электрон.
В результате введения такой примеси в кристалле разрывается множество ковалентных связей и образуются дырки. Проводимость такого кристалла будет преимущественно дырочной. Свободные электроны, которые возникают за счет собственной проводимости полупроводника, являются неосновными носителями электрического заряда, так как их концентрация мала по сравнению с концентрацией дырок.
Такие полупроводники называют дырочными полупроводниками или полупроводниками p-типа от лат. Примеси, наличие которых в полупроводнике приводит к образованию дырок, не увеличивая при этом числа свободных электронов, называют акцепторными принимающими.
Удельное сопротивление полупроводников, содержащих акцепторные примеси, также резко уменьшается. Какой проводимостью будет обладать германий при введении в него небольшого количества фосфора? Техническое применение полупроводников. Приборы, работа которых основана на свойстве полупроводников изменять своё сопротивление при изменении температуры, называют термисторами или терморезисторами.
Терморезисторы рис.
Приборы, работа которых основана на свойстве полупроводников изменять своё сопротивление при изменении освещённости их поверхности, называют фоторезисторами или фотосопротивлениями рис. Их используют для регистрации слабых потоков света, при сортировке и счёте готовой продукции, для контроля качества и готовности самых различных деталей; в полиграфической промышленности для обнаружения обрывов бумажной ленты, контроля количества листов бумаги, подаваемых в печатную машину; в медицине, сельском хозяйстве и других областях.
Широкое применение находят полупроводниковые диоды, которые являются основными элементами выпрямителей переменного тока и детекторов электромагнитных сигналов. С помощью полупроводниковых диодов можно осуществить непосредственное превращение энергии электромагнитного излучения в электрическую энергию. Такие диоды называют фотодиодами рис. В электрических устройствах схемах используют транзистор — прибор, предназначенный для усиления, генерации, преобразования и коммутации сигналов в электрических цепях.
Светоизлучающий диод светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию непосредственно в световое излучение. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.
Внешнее электрическое поле влияет на сопротивление запирающего слоя. При прямом пропускном направлении внешнего эл. Толщина запирающего слоя и его сопротивление непрерывно уменьшаются.
Пропускной режим р-n перехода:. При запирающем обратном направлении внешнего электрического поля электрический ток через область контакта двух полупроводников проходить не будет. Запирающий режим р-n перехода:. Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.
Полупроводниковые диоды. Полупроводник с одним "p-n" переходом называется полупроводниковым диодом. При наложении эл. Полупроводниковые транзисторы. Что называют полупроводниками? Какие вещества относятся к полупроводникам? Чем отличаются проводники от полупроводников? Какими зарядами создается электрический ток в полупроводниках?
Какие вы знаете примеси?
