Электрический ток в чистом полупроводнике представляет упорядоченное движение электронов и дырок под действием электрического поля.
Г.
Физика 10 класс
І Тема: Электрический ток в полупроводниках. Электрическая
проводимость полупроводников. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод.
ІІ Образовательные задачи.
Уяснить понятия полупроводника, изучить природу тока в чистых полупроводниках и при наличии примесей, пояснить зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещенности и ее объяснение на основе электронных представлений.
ІІІ Воспитательные задачи.
Формировать материалистическое мировоззрение и познавательный интерес к науке, осуществлять политехническое воспитание, расширять кругозор учащихся.
ІV Оборудование.
Таблицы, термо- и фотоэлемент полупроводниковые на подставке, гальванометр, спиртовка.
V Изучение нового материала.
Вниманию учащихся! Материал этой темы прорабатывайте строго по учебнику, так как много таблиц и графиков.
1. Характерные признаки полупроводников, зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещенности и ее объяснение на основе электронных представлений.
1.1. Полупроводники – вещества, удельное сопротивление которых имеет промежуточное значение между удельным сопротивлением металлов ( 
) и удельным сопротивлением диэлектриков ( 
).
Строение полупроводников.
Отличие проводников от полупроводников особенно проявляется при анализе зависимости их электропроводимости от температуры. Исследования показывают, что у ряда элементов (кремний, германий, селен, индий, мышьяк и др.) и соединений (РЬЅ, СdЅ, GaАs и др.) удельное сопротивление с увеличением температуры не растёт, как у металлов, а, наоборот, чрезвычайно резко уменьшается. Такое свойство присуще именно полупроводником.
На рис.1 представлен кремний – 4-х валентный элемент.
Рис.1
При нагревании кремния кинетическая энергия частиц повышается, и наступает разрыв отдельных связей. Некоторые электроны покидают свои «проторённые пути» и становятся свободными, подобно электронам в металле. В электрическом поло они перемещаются между узлами решётки, создавая электрический ток (рис.2).
Рис.2
Проводимость полупроводников, обусловленную наличием у них свободных электронов, называют электронной проводимостью.
При повышении температуры число разорванных связей, а значит, и свободных электронов увеличивается. При нагревании от 300 до 700 К число свободных носителей заряда увеличивается от 
до 
. Это приводит к уменьшению сопротивления.
Дырочная проводимость.
При разрыве связи между атомами полупроводника образуется вакантное место с недостающим электроном, которое называют дыркой.
В дырке имеется избыточный положительный заряд по сравнению с остальными, неразорванными связями (см. рис. 16.6).
Положение дырки в кристалле не является неизменным. Непрерывно происходит следующий процесс. Один из электронов, обеспечивающих связь атомов, перескакивает на место образовавшейся дырки и восстанавливает здесь парноэлектронную связь, а там, откуда перескочил этот электрон, образуется новая дырка. Таким образом, дырка может перемещаться по всему кристаллу.
Электрический ток в чистом полупроводнике представляет упорядоченное движение электронов и дырок под действием электрического поля.
Примесная проводимость.
Донорные примеси.
Проводимость проводников, обусловленная внесением в их кристаллические решётки примесей (атомов посторонних химических элементов), называется примесной проводимостью.
Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как мало число свободных электронов. Поэтому полупроводник вкрапляют в примеси в очень малом количестве (чтобы не изменить свойства самого полупроводника: один атом примеси на 10 000 000 атомов полупроводника).
Примеси, легко отдающие электроны и, следовательно, увеличивающие число свободных электронов, называют донорными (отдающими) примесями.
Свободные электроны перемещаются по полупроводнику подобно тому, как перемещаются свободные электроны в металле.
Полупроводники, имеющие донорные примеси и потому обладающие большим числом электронов (по сравнению с числом дырок), называются полупроводниками n- типа (от английского слова negative – отрицательный).
Электрический ток в полупроводниках n - типа представляет упорядоченное движение основных носителей электронов и неосновных носителей – дырок под действием электрического поля.
Акцепторные примеси.
Если в качестве примеси использовать химические элементы с валентностью, меньшей валентности полупроводника, то такие примеси называются акцепторными (дающими).
Примеси в полупроводнике, создающие дополнительную концентрацию дырок, называют акцепторными ( принимающими ) примесями .
При наличии электрического поля дырки перемещаются направленно, и возникает электрический ток, обусловленный дырочной проводимостью.
Полупроводники с преобладанием дырочной проводимости над электронной называют полупроводниками p - типа (от английского слова positive – положительный).
Электрический ток в полупроводнике p - типа представляет собой упорядоченное движение основных носителей – дырок и неосновных – электронов.
2. p–n -Переход.
Контакт двух полупроводников с разным типом проводимости называют p – n- или n – p-переходом.
Включим полупроводник с p – n-переходом в электрическую цепь так, чтобы потенциал полупроводника p-типа был положительным, а n-типа отрицательным.
Через переход пойдет ток, при этом он будет создан основными носителями – из области с n-типом проводимости в область с p-типом проводимости идут электроны, а из области: с p-типом в область с n-типом – дырки. В этом случае p – n-переход называется прямым.
Изменим теперь полярность подключения батареи. Теперь переход через контакт осуществляется неосновными носителями, число которых мало.
Сопротивление контактного слоя очень велико. Ток через p – n-переход не идет. Образуется так называемый запирающий слой, такой переход называется обратным.
Полупроводниковый диод.
3.1. Устройство, содержащее p – n-переход и способное пропускать ток в одном направлении и не пропускать в противоположном, называется полупроводниковым диодом.
Если на контакты полупроводникового диода подать переменное напряжение, то ток по цепи пойдет только в одну сторону.
Полупроводниковые диоды изготавливают из германия, кремния, селена и др.
3.2. Применение полупроводниковых диодов.
| 1. Внимательно разобрать §110-111(часть до транзистора). 2.Составить краткий конспект в рабочей тетради. 3.На двойном листе под датой 28.04. дать письменные ответы на 7 вопросов на стр.365. |
VІ Домашнее задание.
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!