Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

3. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

3.4. СТРУМ У НАПІВПРОВІДНИКАХ

Напівпровідники — це речовини, питомий опір яких дуже швидко зменшується з підвищенням температури (Ge, Si, Те та ін.). Із графіка (рис. 3.9) видно, що за температур, близьких до абсолютного нуля, питомий опір дуже великий. Це означає, що за низьких температур напівпровідник поводиться як діелектрик.

Рис. 3.9

3.4.1. ВЛАСНА ПРОВІДНІСТЬ НАПІВПРОВІДНИКІВ

У чистих напівпровідниках між атомами діє ковалентний зв'язок. Кожний атом обмінюється валентними електронами з чотирма сусідами. При теплових співударах атомів якийсь із електронів, отримавши енергію, може покинути зв'язок з атомом — утворюється вільний електрон, а відсутній міжатомний зв'язок називається «дірка», яка є еквівалентною позитивному заряду (рис. 3.10).

♦ За кімнатних температур концентрація вільних електронів і дірок у чистих напівпровідниках мала.

Рис. 3.10

При створенні в напівпровіднику електричного поля вільні електрони рухаються до анода, а зв'язані електрони переходять від атома до атома, заповнюючи дірки. Дірки при цьому переміщуються до катода (як позитивний заряд) (рис. 3.11):

І = Іе + Ід.

Рис. 3.11

Електричний струм у напівпровідниках — напрямлений рух вільних електронів і дірок.

Застосування чистих напівпровідників

Термістори (терморезистори) — напівпровідники, які різко змінюють опір при зміні температури, використовуються як термометри та термореле.

Фоторезистори — напівпровідники, які різко змінюють опір при освітленні, використовуються для вимірювання освітленості (люксометри) та у фотореле (рис. 3.12).

Рис. 3.12

3.4.2. ДОМІШКОВА ПРОВІДНІСТЬ НАПІВПРОВІДНИКІВ

У чистих напівпровідниках електричний струм створює однакову кількість вільних електронів та дірок (електронно-діркова провідність). Якщо до чистого провідника додати малий відсоток домішки, то механізм провідності зміниться.

Донорна домішка. Якщо до чотирьохвалентного силіцію додають невелику кількість пятивалентного арсену, то чотири валентні електрони Арсену утворюють парні електронні зв'язки з атомами Силіцію. П'ятому валентному електронові зв'язку «не вистачає», тому він легко покидає свій атом — утворюється вільний електрон, а домішковий атом стає позитивним іоном, закріпленим у вузлі кристалічної ґратки (рис. 3.13, а).

Провідність таких напівпровідників електронно-діркова зі значною перевагою електронної. Така домішка називається донором («той, що дає»), а напівпровідник — домішковим напівпровідником n-типу (негативний).

Акцепторна домішка. За наявності в чотирьохвалентному напівпровіднику тривалентної домішки (наприклад, In) атом домішки захоплює із атома основного напівпровідника валентний електрон, тим самим поповнюючи недостатній ковалентний зв'язок. При цьому він стає негативним йоном, закріпленим у вузлі кристалічних ґраток, а в основному напівпровіднику утворюється рухома дірка (рис. 3.13, б).

Така домішка називається акцептором («беручий»), а напівпровідник — домішковим напівпровідником р-типу (позитивний). Провідність напівпровідників p-типу електронно- діркова з явною перевагою діркової.

Рис. 3.13

Контакт домішкових напівпровідників р- і n-типу (р—n-перехід)

У контакті напівпровідників р- і n-типу відбувається взаємна дифузія електронів і дірок та їх нейтралізація, унаслідок чого виникає запірний шар. У запірному шарі створюєтьсяелектричне поле , напрямлене від п до p, і контактна різниця потенціалів 12 (рис. 3.14).

Рис. 3.14

Одностороння провідність р—n-переходу

Якщо створити поле , напрямлене від р- до n-типу напівпровідника, то запірний шар ліквідується, опір зменшується, струм збільшується (рис. 3.15).

Рис. 3.15

Якщо створити поле , напрямлене від n- до p-типу напівпровідника, то запірний шар збільшується, опір збільшується, сила струму зменшується (рис. 3.16).

Рис. 3.16

Напівпровідниковий діод — це пристрій з р—n-переходом (рис. 3.19, а).

♦ Діод у колі змінного струму діє як випрямляч: пропускається струм тільки в одному напрямку (рис. 3.17, 3.18).

Рис. 3.17

Рис. 3.18

♦ Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода показана на рис. 3.19, б.

Рис. 3.19

Напівпровідниковий тріод (транзистор) — пристрій з р—n—р- або n—р—n-переходом (р—n—р-транзистор, рис. 3.20).

Рис 3.20

Напівпровідникові елементи (діоди, транзистори) є головною частиною сучасних електронних пристроїв (від калькулятора чи комп'ютера до систем керування супутниками).









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.