Полупроводники 10 класс

проводимость.
Примесная (электронно-дырочная) электрическая проводимость.
Электронно-дырочный переход. Контакт двух полупроводников

с р- и n- проводимостью.
P- n переход и его свойство.
Строение полупроводникового диода.
Вольт - амперная характеристика полупроводникового диода.

* * * *
Применение полупроводников (выпрямление переменного тока)*.
Однополупериодное выпрямление переменного тока.*
Двухполупериодное выпрямление переменного тока.*
Светодиоды*.

просмотр некоторых из них ограничен.
Презентация носит демонстрационный характер. Полная версии

презентации содержит практически весь материал по теме «Полупроводники», а также дополнительный материал, который следует более детально изучить в профильном физико-математическом классе.

Полную версию презентации можно скачать на сайте автора LSLSm.narod.ru.

– полупроводник.
По способности проводить электрические заряды вещества условно делятся

на проводники и непроводники электричества.

Тела и вещества, в которых можно создавать
электрический ток, называют проводниками.

Тела и вещества, в которых нельзя создавать
электрический ток , называют
непроводниками тока.

Металлы , уголь, кислоты,
растворы солей, щелочи,
живые организмы
и многие другие тела и вещества.

Воздух, стекло, парафин, слюда,
лаки, фарфор, резина, пластмассы,
различные смолы,
маслянистые жидкости,
сухое дерево, сухая ткань,
бумага и другие вещества.

Проводники

Непроводники
(диэлектрики)

Полупроводники по электропроводности занимают
промежуточное место между проводниками и непроводниками.

германий Ge, мышьяк As, селен Se, олово Sn, сурьма Sb,

теллур Te и йод I.

Полупроводники - это ряд элементов таблицы Менделеева, большинство минералов, различные окислы, сульфиды,
теллуриды и другие химические соединения.

Полупроводники

вращающихся вокруг ядра по стабильным орбитам.
Электронная оболочка атома германия

состоит из 32 электронов, четыре из которых вращаются по его внешней орбите.

Ge

Электронная оболочка атома

Ядро атома

Сколько электронов у атома германия?

Четыре внешних электрона, называемые валентными, существенным образом определяют атома германия. Атом германия стремится приобрести устойчивую структуру, присущую атомам инертных газов и отличающуюся тем, что на внешней их орбите находится всегда строго определенное число электронов  (например, 2, 8, 18 и т. д.).Таким образом, для приобретения подобной структуры атому германия потребовалось бы принять на внешнюю орбиту еще четыре электрона.

достаточную для разрыва ковалентных связей. Тогда в кристалле возникнут свободные

электроны (электроны проводимости). Одновременно в местах разрыва связей образуются вакансии, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название дырок.

ρмет = f(Т)

ρполуп = f(Т)

Повысим температуру полупроводника.

Валентные электроны в кристалле германия связаны с атомами гораздо сильнее, чем в металлах; поэтому концентрация электронов проводимости при комнатной температуре в полупроводниках на много порядков меньше, чем у металлов. Вблизи абсолютного нуля температуры в кристалле германия все электроны заняты в образовании связей. Такой кристалл электрического тока не проводит.

При увеличении температуры полупроводника в единицу времени образуется большее количество электронно-дырочных пар.

?

Зависимость удельного сопротивления ρ металла от абсолютной температуры T

Собственная электрическая проводимость

полупроводников и поэтому называется собственной электрической проводимостью.
Собственная (электронно-дырочная) электрическая

проводимость.

Примесная (электронно-дырочная) электрическая проводимость.

Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью.

Примесная (электронная)
электрическая проводимость.

Примесная (дырочная)
электрическая проводимость.

Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей.

Примесными центрами могут быть:
атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника;
избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки;
различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.

введены пятивалентные атомы (например, атомы мышьяка, As).
Дальнейшее содержание слайда
в

полной версии презентации.

дырками полупроводником р-типа.

носителями заряда, а электроны проводимости - не основными. В полупроводнике

n-типа - наоборот.

в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами. Полупроводниковые диоды изготавливают из

кристаллов кремния или германия. При их изготовлении в кристалл c каким-либо типом проводимости вплавляют примесь, обеспечивающую другой тип проводимости.

Изображают полупроводниковые диоды на электрических схемах в виде треугольника и отрезка, проведенного через одну из его вершин параллельно противолежащей стороне. В зависимости от назначения диода его обозначение может содержать дополнительные символы. В любом случае острая вершина треугольника указывает на направление протекания прямого тока через диод. Треугольник соответствует р-области и называется иногда анодом, или эмиттером, а прямолинейный отрезок — n-области и называется катодом, или базой.

База Б

Эмиттер Э

правило, диоды изготавливают из кристалла германия или кремния, с проводимостью

n-типа. В одну из поверхностей кристалла вплавляют каплю индия. Вследствие диффузии атомов индия в глубь второго кристалла, в нём образуется область p-типа. Остальная часть кристалла по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между ними и возникает p-n - переход. Для предотвращения воздействия влаги и света, а также для прочности кристалл заключают в корпус, снабжая контактами. Германиевые и кремниевые диоды могут работать в разных интервалах температур и с токами различной силы и напряжения.

большую скорость и, ударяясь об атомы, выбивают их них электроны.

Если напряжение не увеличивать, диод останется исправным. Если же продолжать увеличивать напряжение, то электрический пробой переходит в тепловой пробой. Это значит, что диод нагревается, и ток резко увеличивается за счет выхода электронов из своих атомов при повышении температуры. Тепловой пробой разрушает полупроводник, диод неисправен.

Обратный ток очень мал и почти не зависит от величины обратного напряжения, т. к. он образован дрейфовым током (не основными носителями зарядов). Но при определенном напряжении обратный ток резко возрастает. Это явление называется электрическим пробоем.

- электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.
Чем

быстрее вращается рамка, тем больше частота переменного тока.

В электроэнергетических системах России и большинства стран мира принята стандартная частота f = 50 Гц, в США 60 Гц . В технике связи применяются переменный ток высокой частоты (от 100 кГц до 30 ГГц). Для специальных целей в промышленности, медицине и др. отраслях науки и техники используют переменный ток самых различных частот.

I

I

t

t

T

Синусоидальный характер

Т – период переменного тока. Это наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются