Презентация на тему "Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы."

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.

  Автор: Ирина Владимировна Бахтина, учитель физики МОУ «СОШ №3» г. Новый Оскол Белгородской области + + + +

• 
  Слайд 2
  

  СОДЕРЖАНИЕ Особенности и строение полупроводников…........................ Собственная проводимость полупроводников………………….. Проводимость полупроводников при наличии примесей… р – п – переход……………………………………………………………………… Полупроводниковый диод………………………………………………….. Транзистор…………………………………………………………………………….

• 
  Слайд 3
  

  Полупроводники— материалы, которые по своей проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. ρ Т 0 Основное свойство полупроводников – увеличение электрической проводимости с ростом температуры. ∞ Из графика зависимости ρ(Т) видно, что при Т → 0 , ρ→ ∞ , а при Т → ∞ , ρ→0 Вывод: При низких температурах полупроводник ведет себя как диэлектрик , а при высоких обладает хорошей проводимостью ∞

• 
  Слайд 4
  

  Строение полупроводников ( на примере кремния) 1 2 3 4 Кремний – четырехвалентный элемент, во внешней оболочке – четыре электрона. Каждый атом связан с четырьмя соседними Каждая пара соседних атомов взаимодействует с помощью парноэлектронной связи . От каждого атома в ее образовании участвует один электрон. Любой валентный электрон может двигаться по любой из четырех связей атома, а , дойдя до соседнего, двигаться по его связям, т.е по всему кристаллу. Парноэлектронные связи достаточно прочны и при низких температурах не разрываются, поэтому при низких температурах кремний не проводит ток.

• 
  Слайд 5
  

  Собственная проводимость полупроводников При повышении температуры отдельные связи разрываются, электроны становятся «свободными», в электрическом поле они перемещаются упорядоченно, образуя ток. При увеличении температуры от 300 К до 700 К их число возрастает в 107 раз. При разрыве связи образуется вакантное место , которое называют дыркой. В дырке имеется избыточный положительный заряд. + + + + Е

• 
  Слайд 6
  

  Положение дырки в кристалле постоянно меняется. Этот процесс протекает так : Один из электронов, обеспечивающих связь атомов, перескакивает на место дырки, восстанавливает парноэлектронную связь , а там, где он находился, образуется дырка. Если Е = 0, то перемещение дырок беспорядочно, поэтому не создает тока. Если Е ≠ 0, то движение дырок становится упорядоченным , и к электрическому току, образованному движением электронов, добавляется ток, связанный с перемещением дырок. Вывод: в полупроводниках имеются носители зарядов двух типов : электроны и дырки. Проводимость чистых полупроводников называется собственной проводимостью полупроводников Собственная проводимость полупроводников обычно невелика.

• 
  Слайд 7
  

  Электрическая проводимость полупроводников при наличии примесей ПРИМЕСИ ДОНОРНЫЕ АКЦЕПТОРНЫЕ Примеси, легко отдающие электроны, увеличивающие количество свободных электронов. Атом мышьяка имеет 5 валентных электронов, 4 из которых участвуют в образовании парноэлектронных связей, а пятый становится свободным. Полупроводники , содержащие донорные примеси, называются полупроводниками п – типа от словаnegative–отрицательный Примеси, легко принимающие электроны, увеличивающие количество дырок. Атом индия имеет 3 валентных электрона, которые участвуют в образовании парноэлектронных связей, а для образования четвертой электрона недостает, в результате образуется дырка. Полупроводники , содержащие акцепторные примеси, называются полупроводниками р – типа от словаpositive–положительный

• 
  Слайд 8
  

  Наибольший интерес представляет контакт полупроводников р – и п– типа, называемый р – п-переходом р – типа п– типа р – п-переход При образовании контакта электроны частично переходят из полупроводника п - типа в полупроводник р– типа, а дырки – в обратном направлении В результате полупроводник п - типа заряжается положительно, а р– типа - отрицательно . В зоне перехода возникает электрическое поле, которое через некоторое время начинает препятствовать дальнейшему перемещению дырок и электронов. Е + _

• 
  Слайд 9
  

  р – типа п– типа р – п-переход + _ U I 0 Рассмотренный переход называют прямым Вольт - амперная характеристика прямого перехода изображена на графике При данном подключении ток через р – п-переход осуществляется основными носителями зарядов, поэтому проводимость перехода велика, а сопротивление мало Особенности действия р – п-перехода при его подключении в цепь

• 
  Слайд 10
  

  р – типа п– типа р – п-переход + _ При данном подключении ток через р – п-переход осуществляется неосновными носителями, поэтому проводимость перехода мала, а сопротивление велико. U I 0 Этот переход называют обратным Вольт - амперная характеристика обратного перехода изображена на графике пунктиром. р – п-переход по отношению к току оказывается несимметричным : в прямом направлении сопротивление перехода значительно меньше, чем в обратном.

• 
  Слайд 11
  

  Полупроводниковый диод благодаря своему основному свойству –односторонней проводимости, широко используется для выпрямления переменного тока Ge In _ + Изготавливают диоды из германия, кремния, селена, помещая их в герметичный металлический корпус. Чтобы избежать зазора между полупроводниками с различными типами проводимости, в одну из поверхностей германия вплавляют каплю индия. р – п Между двумя областями с проводимостями разных типов образуется р – п-переход В полупроводниковом диоде германий служит катодом, а индий – анодом. преимущества Преимущества полупроводниковых диодов не требуют специального источника энергии для образования носителей заряда; очень компактны, миниатюрны; - обозначение диода на схеме пропускает ток не пропускает ток

• 
  Слайд 12
  

  Транзистор – прибор, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления и преобразования электрических сигналов. Ge In In п –р р – п эмиттер коллектор база эмиттерный переход коллекторный переход Три области: эмиттер, база, коллектор. Два р – п – перехода: эмиттер – база – эмиттерный переход; коллектор – база – коллекторный переход В зависимости от проводимости базы, транзисторы делятся на два типа: п –р - п и р – п - р Толщина базы должна быть значительно меньше длины свободного пробега носителей тока, а концентрация основных носителей в базе значительно меньше концентрации основных носителей тока в эмиттере – для минимальной рекомбинации в базе. Площадь коллекторного перехода должна быть больше площади эмиттерного перехода, чтобы перехватить весь поток носителей тока от эмиттера.

• 
  Слайд 13
  

  Ge In In п –р р – п эмиттер коллектор база + _ R ~ Рассмотрим принцип действия прибора при включении в цепь, схема которой показана на рисунке При создании напряжения между эмиттером и базой, основные носители- дырки, проникают в базу, где небольшая часть их рекомбинирует с электронами базы, а основная часть попадает в коллекторный переход , который закрыт для электронов, но не для дырок. Т.к. основное число дырок, пройдя через базу, замкнули цепь, сила тока в эмиттере и коллекторепрактически равны. Сила тока в коллекторе от величины сопротивления Rпрактически не зависит, Но от его величины будет зависеть напряжение на нем. Именно поэтому, изменяя сопротивление, можно получать многократное усиление напряжения, а , значит, и мощности .

• 
  Слайд 14
  

  Применение транзисторов Транзисторы получили чрезвычайно широкое распространение: заменяют электронные лампы во многих цепях; портативная радиоаппаратура; цифровая техника; процессоры; И все это благодаря своим преимуществам: не потребляют большой мощности, компактны по размерам и массе, работают при более низких напряжениях. Недостатками транзисторов являются: большая чувствительность к повышению температуры; чувствительность к электрическим перегрузкам; чувствительность к проникающим излучениям. Б Э К обозначение транзистора на схеме

• 
  Слайд 15
  

  Литература и интернет – ресурсы Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М. : Просвещение, 2009 г. 2.http://ru.wikipedia.org/wiki/Транзистор - фото транзисторов 3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Диод - фото диодов