Лампа состоящая из трех электродов катода, анода и сетки называется триодом.
Сетка – это дополнительный электрод, который помещают между катодом и анодом. С ее помощью управляют током.
Тема 4
Электрический ток в полупроводниках и электропроводность полупроводников. Ее зависимость от температуры и освещенности. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Принцип работы, полупроводниковых диода и триода.
1. По способности проводить электрический ток все вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Они различаются по удельному сопротивлению.
Для проводников: 
ρ= 10-8 – 10-5 Ом∙м
Диэлектриков: ρ= 1010 – 1016 Ом∙м
Полупроводников: ρ= 10-5 – 104 Ом∙м
К полупроводникам относятся элементы IV группы таблицы Менделеева: германий, кремний, а также многие другие.
2. Рассмотрим зависимость сопротивления различных веществ от температуры. У проводников сопротивление при нагревании возрастает, а при охлаждении уменьшается и становится равным 0 при сверхпроводимости.
Сопротивление диэлектриков при нагревании уменьшается, но остается большим. У полупроводников при нагревании увеличивается количество носителей зарядов и сопротивление у полупроводников при нагревании сильно уменьшается. При понижении температуры сопротивление полупроводников увеличивается, а при низких температурах их сопротивление также велико, как и у диэлектриков.
У полупроводников на сопротивление сильно влияет и освещенность. Освещение полупроводника значительно уменьшает его сопротивление, т.к. излучение приносит энергию, необходимую для образования свободных носителей зарядов.
|
|
|
3. Рассмотрим строение полупроводника на примере кремния Si. Он 4-х валентный, следовательно, на внешнем слое 4 электрона слабо связанные с 
ядром. У атома 4 соседа. Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется ковалентной связью. В образование этой связи участвуют по одному валентному электрону. Эти связи при низких температурах достаточно прочны и не разрываются. Поэтому кремний при низких температурах не проводит электрический ток. При нагревании кинетическая энергия электронов повышается и связи разрываются и некоторые электроны становятся свободными. Они перемещаются между узлами кристаллической решетки и образуют электрический ток.
Проводимость полупроводников, обусловленную наличием свободных электронов, называется электронной проводимостью.
При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. В дырке имеется избыточный положительный заряд. Положение дырки в кристалле не является неизменным. Один из соседних электронов перескакивает на место дырки, восстанавливая связь, а там, откуда перескочил электрон, образовалась новая дырка. Таким образом, дырка перемещается по всему кристаллу. При наличии электрического поля дырки перемещаются упорядоченно и проводят электрический ток. Такая проводимость называется дырочной.
|
|
|
Мы рассмотрели механизм проводимости чистых проводников. Проводимость при этих условиях называется собственной проводимостью полупроводников.
Собственная проводимость обычно невелика, т.к. число свободных электронов невелико. Если в проводник добавить примесь, то число свободных электронов редко возрастает и возникает примесная проводимость.
Если к 4-х валентному кремнию добавить 5-валентный элемент, то 4 электрона образуют ковалентные связи, а 5 электрон остается свободным.
Примеси, легко отдающие электроны, а следовательно, увеличивающие число свободных электронов, называются донорными (отдающими) примесями. А полупроводники, имеющие донорные примеси, называются полупроводниками n-типа. В них электроны являются основными носителями заряда, а дырки – неосновными.
Если в качестве примеси использовать 3-х валентный элемент, то 3 электрона образуют ковалентные связи, а 4 электрона не хватает. В результате образуется дырка. Такие примеси называются акцепторными (принимающими). Здесь возникает дырочная проводимость. А полупроводники с такой проводимостью называются полупроводниками р-типа. В них дырки являются основными носителями, а электроны – неосновными.
|
|
|
4. Рассмотрим, что происходит при контакте полупроводников n- и р-типов.
При образовании контакта возникает диффузия электронов в область р, а дырок в область n.
Включим проводник с р- n-переходом в цепь. Подключим n к (-), а р – к (+). Потечет ток, из n в р – переход осуществляется основными носителями электронами, а из р- в n тоже основными – дырками. Этот переход называется прямым. Сила тока резко возрастает.
Переключим полюсы батареи. Теперь переход осуществляется из области n – дырками – неосновными носителями, а из области р- электронами – тоже неосновными носителями. И ток оказывается очень маленьким при той же разности потенциалов. Этот переход называется обратным.
Это явление используется в полупроводниковых диодах для выпрямления электрического тока. Диоды применяются в радиосхемах. Они компактнее электронных ламп.
Вольтамперная характеристика полупроводникового диода:
|
|
|
Также осуществляют приборы в которых применяют сразу 2 р-n перехода. Их называют транзисторы.
При создании напряжения между эммитером (Э) и базой (Б) основные носители дырки проникают в базу, где они уже являются неосновными носителями. Т.к. толщина базы очень мала и число основных носителей (электронов) немного, попавшие в нее дырки почти не объединяются с электронами базы, а проникают в коллектор (К). И цепь замыкается.
Транзистор применяется для усиления электрических сигналов, для регулирования тока.
Тема 6
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 159; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!