Собственная и примесная электропроводность полупроводников

Определение и классификация электронных приборов.

Условие равновесия плоской системы сходящихся сил

Порядок построения многоугольника сил

1. 
   Вычертить векторы сил заданной системы в некотором масштабе один за другим так, чтобы конец предыдущего вектора со­ впадал с началом последующего.
2. 
   Вектор равнодействующей замыкает полученную ломаную линию; он соединяет начало первого вектора с концом последнего и направлен ему навстречу.
3. 
   При изменении порядка вычерчивания векторов в многоугольнике меняется вид фигуры. На результат порядок вычерчивания не влияет.

При равновесии системы сил равнодействующая должна быть равна нулю, следовательно, при геометрическом построении конец последнего вектора должен совпасть с началом первого.

^ Если плоская система сходящихся сил находится в равновесии, многоугольник сил этой системы должен быть замкнут.

Если в системе три силы, образуется треугольник сил.

Сравните два треугольника сил (рис. 2.4) и сделайте вывод количестве сил, входящих в каждую систему.

Рекомендация. Обратить внимание на направление векторов.

Электронные - приборы, принцип действия которых основан на физических явлениях, связанных с движением электрически заряженных частиц в вакууме, газе или в твердом теле. Область науки и техники, которая занимается изучением и разработкой электронных приборов и устройств, называется электроникой.

Приборы различают по рабочей среде, в которой протекают основные физические процессы в приборе:

1. электровакуумные приборы – приборы, гдерабочее пространство изолировано от окружающей среды газонепроницаемой оболочкой – баллоном. Электрические процессы в этих приборах протекают в среде высокоразреженного газа с давлением порядка 10 ^-6 мм рт. ст. К электровакуумным приборам относятся электронные лампы, электронно-лучевые, фотоэлектронные и сверхвысокочастотные приборы;

2. ионные (газоразрядные) приборы - приборы, баллоны которых наполнены инертными газами (аргоном, неоном, криптоном), их смесью, водородом или парами ртути. Давление газа в баллоне не велико: 10 ^-5 мм рт. ст. Заполнение приборов газом позволяет пропустить через них значительно больший ток, чем это возможно в электровакуумном приборе при той же потребляемой мощности, что объясняется малым внутренним сопротивлением прибора и малым падением напряжения между анодом и катодом.

3. полупроводниковые приборы - приборы, действие которых основано на электрических явлениях в твердом теле, обладающем свойствами полупроводника.

В зависимости от области применения различают: высокочастотные; высоковольтные; импульсные.

Также приборы разделяют на:

1. Дискретные – выполняются в виде отдельных устройств.

1.1. К основным классам дискретных приборов относят:

1.2. электропреобразовательные, преобразующие энергию приборы (диод, транзистор, тиристор);

1.3. оптоэлектронные,преобразующие световые сигналы в электрические и наоборот (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор);

1.4. термоэлектрические, преобразующие тепловую энергию в электрическую и наоборот (термоэлемент, терморезистор);

1.5. магнитоэлектрические (измерительный преобразователь на основе эффекта Холла);

1.6. пьезоэлектрические и тензометрические,реагирующие на изменение давления,механическое смещение и другие воздействия.

2. Интегральные – активные элементы монолитных интегральных схем, которые строятся по обычным принципам схемотехники. Они состоят из диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и соединений между ними. Выполняет определённое преобразование и обработку сигналов.

2.1. цифровые – ИМС, с помощью которых обрабатываются и преобразуются сигналы, выраженные в двоичной или цифровом коде: логические, счетно-преобразовательные и интегральные схемы памяти.

2.2. аналоговые – ИМС для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Охватывают приборы усиления, источники вторичного питания, сверхчастотные схемы.

В зависимости от применяемого полупроводникового материала: германиевые, кремниевые, арсенид – галлиевые.

Также создают с двумя и более элементами.

По конструктивным и технологическим признакам:

1. точечные;

2. плоскостные: сплавные, диффузионные, мезапланарные, планарные.

В зависимости от мощности, преобразуемой в сигналы: маломощные(на токи до 10 А); силовые.

По структуре полупроводниковые приборы подразделяются:

1. диоды (1 p-n переход):

1.1. плоскостные (выпрямительные),

1.2. опорные (стабилитрон),

1.3. туннельные (маломощные, нет p-n перехода),

1.4. варикапы (имеют регулируемую ёмкость),

1.5. точечные,

1.6. фото- и светодиоды

2. транзисторы (2 p-n перехода):

2.1. биполярные (p-n-p, n-p-n),

2.2. полевые (униполярные: с изолированным запором, моптранзисторы);

3. микросхемы:

3.1. плёночные (пассивные),

3.2. совмещённые (плёнки + полупроводники),

3.3. полупроводниковые,

3.4. гибридные (плёночные + навесные элементы);

4. тиристоры:

4.1. диодные (динистор; не управляется – нельзя ни открыть, ни закрыть с помощью электрода),

4.2. триодные (тинистор; полууправляемый – можно только открыть или только закрыть с помощью электрода).

4.3. омметричные

Перспективы: Использование полупроводниковых приборов дает огромную экономию в расходовании электрической энергии источников питания и позволяет во много раз уменьшить размеры и массу аппаратуры. Минимальная мощность для питания электронной лампы составляет 0,1 Вт, а для транзистора она может быть 1мкВт, т.е. в 100000 раз меньше.

Область применения: энергетика; транспорт; робототехника; радиоэлектроника; быт.

Электропроводность- способность вещ-ва проводить эл.ток, за счёт наличия в них подвижных заряж. частиц (носителей заряда) — электронов, ионов и др.

Собственным п/п называют полностью лишенный примесей п/п с идеальной крист. решеткой без дефектов.Собственный п/п при t=273.15град явл. диэлектриком, т. е. при t абсолютного нуля в собственном п/п отсутствуют своб. носители заряда. При t выше абсол. нуля возникают колебания атомов в узлах кристаллической решетки. При получении большей энергии, нежели ширина запрещенной зоны, они разрывают ковалентные связи,образуя фотоны,в рез. чего возникают расположенные в близости друг от друга пары носителей зарядов: дырок и электронов,которые стали свободными.Они являются носителями зарядами, обеспечивающими электропроводность чистого п/п. Дырка – незаполненная электроном ковалентная связь.Такая электропроводность п/п называется собственной.Одновременно с генерацией пар электрон-дырка протекает процесс рекомбинации носителей зарядов.Этот процесс сопровождается возвращением электронов в валентную зону на вакантный уровень с выделением определенной порции энергии.

В п/п приборах применяются примесные полупроводники. Если в п/п ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанавливают ковалентные связи с атомами п/п, а пятый электрон остается свободным. За счет этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок.

1. Примесь, за счет которой ni>pi, называется донорной примесью.

2. П/п, у которого ni>pi, называется п/п с электронным типом проводимости, или п/п n-типа.

3. В п/п n-типа электроны называются основными носителями заряда, а дырки – неосновными носителями заряда.

При введении трехвалентной примеси три её валентных электрона восстанавливают ковалентную связь с атомами п/п, а четвёртая ковалентная связь оказывается не восстановленной, т. е. имеет место дырка. В результате этого концентрация дырок будет больше концентрации электронов.

1. Примесь, при которой pi> ni, называется акцепторной примесью.

2. П/п, у которого pi> ni, называется п/п с дырочным типом проводимости, или п/п p-типа.

3. В п/п p-типа дырки называются основными носителями заряда, а электроны – неосновными носителями заряда.

Дата добавления: 2015-06-04