Презентация на тему "Проводимость полупроводников"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Презентация для проведения урока по физике в 10 классе на тему «Электрический ток в полупроводниках» В презентации рассматриваются полупроводники, собственная и примесная проводимость полупроводников, свойства p – n перехода, полупроводникового диода и его применение 5klass.net

• 
  Слайд 2
  

  @ Краснополянская школа № 1 Домнин Константин Михайлович 2006 год Электрический ток в различных средах Электрический ток в полупроводниках

• 
  Слайд 3
  

  ВОПРОСЫ: Классификация веществ по проводимости Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников p – n переход и его свойства Полупроводниковый диод и его применение Вопросы для контроля

• 
  Слайд 4
  

  Классификация веществ по проводимости Вопрос 1

• 
  Слайд 5
  

  Классификация веществ по проводимости Разные вещества имеют различные электрические свойства, однако по электрической проводимости их можно разделить на 3 основные группы: Электрические свойства веществ Проводники Полупроводники Диэлектрики Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … Практически не проводят электрический ток К ним относятся пластмассы, резина, стекло, фарфор, сухое дерево, бумага … Занимаютпо проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As

• 
  Слайд 6
  

  Классификация веществ по проводимости Вспомним, что проводимость веществ обусловлена наличием в них свободных заряженных частиц Например, в металлах это свободные электроны - - - - - - - - - - Вспомните и объясните характер проводимости металлов и его зависимость от температуры

• 
  Слайд 7
  

  Собственная проводимость полупроводников Вопрос 2

• 
  Слайд 8
  

  Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Si Si Si Si Si - - - - - - - - Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток

• 
  Слайд 9
  

  Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры Si Si Si Si Si - - - - - - + свободный электрон дырка + + При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемыедырками Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток - -

• 
  Слайд 10
  

  Собственная проводимость полупроводников Таким образом, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц - дырок При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается R (Ом) t (0C) R0 металл полупроводник Объясните графики зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры

• 
  Слайд 11
  

  Примесная проводимость полупроводников Вопрос 3

• 
  Слайд 12
  

  Собственная проводимость полупроводников явно недостаточна для технического применения полупроводников Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси (легируют) , которые бывают донорные и акцепторные Донорные примеси Si Si As Si Si - - - - - - - При легировании 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным Таким образом изменяя концентрацию мышьяка, можно в широких пределах изменять проводимость кремния Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной Примесная проводимость полупроводников - -

• 
  Слайд 13
  

  Примесная проводимость полупроводников Акцепторные примеси Если кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дырка Si Si In Si Si - - - - - + Изменяя концентрацию индия, можно в широких пределах изменять проводимость кремния, создавая полупроводник с заданными электрическими свойствами Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной - -

• 
  Слайд 14
  

  Примесная проводимость полупроводников Итак, существует 2 типа полупроводников, имеющих большое практическое применение: р - типа n - типа Основные носители заряда - дырки Основные носители заряда - электроны + - Помимо основных носителей в полупроводнике существует очень малое число неосновных носителей заряда ( в полупроводнике p – типа это электроны, а в полупроводнике n – типа это дырки), количество которых растет при увеличении температуры Объясните, как изменяется количество неосновных носителей заряда в примесном полупроводнике при увеличении температуры

• 
  Слайд 15
  

  p – n переход и его электрические свойства Вопрос 4

• 
  Слайд 16
  

  p – n переход и его свойства Рассмотрим электрический контакт двух полупроводников pи n типа, называемый p – nпереходом + _ 1. Прямое включение + + + + - - - - Ток через p – nпереход осуществляется основными носителями заряда (дырки двигаются вправо, электроны – влево) Сопротивление перехода мало, ток велик. Такое включение называется прямым, в прямом направленииp – nпереход хорошо проводит электрический ток р n

• 
  Слайд 17
  

  p – n переход и его свойства + _ 2. Обратное включение + + + + - - - - Основные носители заряда не проходят через p – nпереход Сопротивление перехода велико, ток практически отсутствует Такое включение называется обратным, в обратном направленииp – nпереход практически не проводит электрический ток р n Запирающий слой

• 
  Слайд 18
  

  p – n переход и его свойства Итак, основное свойство p – nперехода заключается в его односторонней проводимости Вольт – амперная характеристика p – nперехода (ВАХ) I (A) U (В) Объясните на основе строения полупроводников и свойствах p – nперехода график зависимости силы тока от напряжения (ВАХ) перехода

• 
  Слайд 19
  

  Полупроводниковый диод и его применение Вопрос 5

• 
  Слайд 20
  

  Полупроводниковый диод и его применение Полупроводниковый диод – это p – nпереход, заключенный в корпус Обозначение полупроводникового диода на схемах Вольт – амперная характеристика полупроводникового диода (ВАХ) I (A) U (В) Основное свойство диода – его односторонняя электрическая проводимость

• 
  Слайд 21
  

  Полупроводниковый диод и его применение Применение полупроводниковых диодов Выпрямление переменного тока Детектирование электрических сигналов Стабилизация тока и напряжения Передача и прием сигналов Прочие применения

• 
  Слайд 22
  

  До диода После диода После конденсатора На нагрузке Полупроводниковый диод и его применение Схема однополупериодного выпрямителя Каковы недостатки выпрямителя на одном диоде

• 
  Слайд 23
  

  Полупроводниковый диод и его применение Схема двухполупериодного выпрямителя (мостовая) вход выход В чем преимущества двухполупериодного выпрямителя + - ~

• 
  Слайд 24
  

  Вопросы для контроля Вопрос 6

• 
  Слайд 25
  

  Вопросы для контроля Объясните характер проводимости полупроводников р – типа Объясните характер проводимости полупроводников n– типа На основе строения полупроводника объясните зависимость его сопротивления от температуры Для чего легируют чистые полупроводники Как, имея источник тока и лампочку, проверить исправность полупроводникового диода Объясните принцип выпрямления переменного тока с помощью полупроводникового диода Расскажите об основных применениях полупроводниковых диодов Вопросы для повторения

• 
  Слайд 26
  

  В следующей презентации «Полупроводниковые приборы» Рассказывается об основных полупроводниковых приборах (транзисторы, тиристоры, термисторы, стабилитроны, фото и светодиоды …), принципе их действия и их применениях

• 
  Слайд 27
  

  Домнин Константин Михайлович E – mail: kdomnin@list.ru 2006 год.