Полупроводники и их электрические свойства. Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковый диод и его применение.

0
106

Цель: познакомить учащихся с полупроводниками. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Проверка домашнего задания

1. Что такое термоэлектронная эмиссия?

2. При каких условиях происходит вылет электрона из вещества?

3. Что такое работа выхода?

4. Как устроен вакуумный диод?

5. Почему вакуумной диод обладает односторонней проводимостью?

6. Как устроена и где применяется электронно-вакуумная трубка?

III . Изучение нового материала

Многие вещества в кристаллическом состоянии не являются хорошими про­водниками электрического тока, как металлы, но их нельзя отнести и к диэлект­рикам, т. к. они не являются хорошими изоляторами.

Наиболее характерным свойством полупроводников является, то, что их удель­ное сопротивление резко изменяется под влиянием некоторых внешних воздействий.

Эксперимент

Включим кремалевый кристалл при комнатной температуре в цепь, содержа­щую источник тока и гальванометр. При этом стрелка отклоняется незначитель­но. Полупроводники обладают большим сопротивлением. Если нагреем, то уви­дим, стрелка отклонилась на большой угол.

Из таких полупроводников, удельное сопротивление которых резко изменя­ется с изменением температуры, изготавливают термисторы. (Используют для измерения температуры.)

Сопротивление может изменяться при изменении освещенности, из таких полупроводников делают фоторезисторы.

Было установлено, что электрический ток в полупроводниках не сопровожда­ется переносом вещества – никаких химических изменений с ними не происходит.

Отсюда следует, что носителями тока являются электроны.

В полупроводниках валентные электроды сильнее связаны с атомами. Поэто­му концентрация электродов проводимости мала. При низких температурах прак­тически все валентные электроны прочно связаны с атомами, но при внешнем воздействии на кристалл электроны приобретают энергию, достаточную для раз­рыва ковалентных связей.

У того атома, от которого электрон был переведен в свободное состояние, по­явилось вакантное место с недостающим электроном. Его называют «дыркой». «Дырка» ведет себя как положительно заряженная частица. Электрон может за­нять вакантное место, тогда «дырка» образуется в соседнем атоме. Поэтому «дыр­ка» блуждает по кристаллу.

При создании электрического поля «дырки» двигаются в том направлении, куда бы двигались положительные заряды, а электроны в противоположном. В полупроводниках электрический ток создается «дырками» и электронами. Та­кое движение в кристалле без примесей называют собственной проводимостью.

Проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике, назы­вается примесной проводимостью.

Примеси, поставляющие электроны проводимости без возникновения рав­ного им количества «дырок», называются донорными, в таких кристаллах элект­роны являются основными носителями тока, но не единственными.

Такие полупроводники n -типа.

Примеси, захватывающие электроны и создающие тем самым подвижные «дырки», не увеличивая при этом число электронов, называют акусторными.

Такие полупроводники получили название р-типа. Проводники обладают односторонней проводимостью р – п перехода контак­та двух полупроводниковых кристаллов различного типа проводимости.

Для создания такого перехода нужно создать в кристалле с дырочной прово­димостью область электрической проводимости (или наоборот). Такую область создают путем введения в процессе выращивания кристалла, или атомы примеси вводят в готовый кристалл. Через границу, разъединяющую области кристалла с различными типами проводимости, происходит диффузия электронов и «дырок».

Если р – n – переход соединить с источником тока так, чтобы с его положитель­ным полюсом была соединена область с электронной проводимостью, то элект­роны и дырки удаляются внешним полем от запирающегося слоя в разные сторо­ны, увеличивая его толщину. Сопротивление р – п перехода велико. Ток мал. Если соединить источник тока так, чтобы положительный полюс был соединен с обла­стью дырочной проводимости, запирающий слой уменьшается. Этот способ на­зывается включением в пропускном или в прямом направлении.

Способность пропускать р – n – переход тока в одном направлении использу­ется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами. Они ис­пользуются для преобразования переменного тока в постоянный. Достоинства: малые размеры и масса, длительный срок службы, высокая механическая проч­ность, высокий КПД. Недостаток: не могут работать ниже -70 “С, при высоких температурах резко ухудшаются рабочие параметры.

Далее открываем учебник с. 239, читаем и записываем о полупроводниковом триоде (транзистор).

Нужно ответить на следующие вопросы:

1. Как устроен транзистор?

2. Как включают транзистор в электрическую цепь?

3. На чем основана способность транзистора увеличивать электрические сиг­налы?

Домашнее задание

§ 50-51. Упражнение 24

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь