Контрольні запитання

План.

Електричний струм у напівпровідниках.

1. Провідність чистих металів.

2. Дірка.

3. Домішкова провідність.

4. Потрійний кристал.

5. Застосування напівпровідників.

Література.

1.Гончаренко С.У. «Фізика»:підручник для 10 класу середньої загальноосвітньої школи. Київ «Освіта», 2002р.(§78-§84,с.238-253).

Опір надчистих кристалів германію (Ge) і силіцію (Si) менший, ніж діелектриків, але більший, ніж металів. У цих кристалах дуже мало колективізованих електронів, підвищення температури збільшує їх число, зменшуючи опір кристала. До такого ж результату приводить і збільшення освітленості напівпровідникових кристалів (у цьому випадку збільшення числа колективізованих електронів відбувається за рахунок енергії світлової хвилі, тобто за рахунок внутрішнього фотоефекту). Таким чином, при підвищенні температури та (або) освітленості опір напівпровідників зменшується.

У напівпровідника крім напрямленого руху електронів розглядається також рух позитивно заряджених "частинок" - "дірок". Дірка - це вакансія у зв'язку між атомами Ge або Si, вона не може існувати у вакуумі. І електронна, і діркова провідність чистих кристалів (власна провідність) слабка.

Внесення у кристал відповідних домішок різко підсилює провідність одного типу. Кристал з підсиленою електронною провідністю - n-кристал, а з підсиленою дірковою провідністю - р-кристал. У першому випадку використовуються домішки з валентністю, більшою, ніж 4 (валентність Ge і Si): п'ятивалентні Стибій і Фосфор; це - домішки- донори. У другому випадку валентність домішок дорівнює 3 (Арсен, Алюміній), це - домішки- акцептори.

Якщо в одній частині кристалу підсилити _-провідність, а в іншій - р-провідність, то утвориться (n-р) - кристал з однобічною провідністю (подібний до вакуумного діода). Це дозволяє використовувати такий подвійний кристал для випрямлення змінного струму. Потрійний кристал, (n-р-n_) або (р- n--р), який називається транзистором, використовується для підсилення слабких струменів, що змінюються (слабких сигналів).

На базі транзисторів створюється більшість сучасних приладів. Завдяки розвитку технології стало можливим розташовувати тисячі транзисторів на кількох квадратних міліметрах кремнієвого кристалу, що дало потужний поштовх розвитку обчислювальної техніки. Сучасний комп'ютер, що розташовується на письмовому столі, потужніший за той, що 50 років тому займав кілька кімнат.

На залежності опору напівпровідників від температури базується дія пристроїв, що дозволяють вимірювати температуру за силою струму в колі і називаються термісторами, а від їх освітленості - дія пристроїв, які використовуються для реєстрації і вимірювання слабких світлових потоків і називаються фоторезисторами. На цій же залежності базується дія фотоопорів, джерел струму (сонячних батареї). Напівпровідникові пристрої також широко застосовуються у сучасних комп'ютерах, мобільних телефонах.

Терміни: дірки; електрон; домішки: донори; акцептори; транзистор.

1. Чим відрізняються напівпровідників від діелектриків і металів?

2. Чому опір напівпровідникових матеріалів залежить від температури?

3. Які рухомі носії зарядів є в чистому напівпровідникові?

4. Поясніть механізм проходження струму через напівпровідник без домішок.

5. Чому незначна кількість домішки п’ятивалентного або тривалентного хімічного елемента до речовини кремнію різко збільшує її провідність?

6. Накресліть схему переміщення електронів провідності і дірок після вмикання джерела струму.

Лекція №6.

Дата добавления: 2015-05-23