Тема 1.1 Физические основы электронных приборов

Введение

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМ

Область применения электронных приборов и усилителей. История создания и развития электронных приборов и усилителей. Роль зарубежных ученых в создание электронных приборов и усилителей.

Пути совершенствования электронных приборов и усилителей. Новые направления развития электроники.

Раздел 1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Электроны в твердом теле. Энергетические уровни. Энергетические зоны. Валентная зона. Зона проводимости. Запрещенная зона. Собственная электропроводимость проводников. Механизм электропроводимости. Подвижность носителей зарядов. Дрейфовый ток. Дырка. Генерация и рекомбинация носителей зарядов. Уровень Ферми. Основные типы полупроводников, применяемых в полупроводниковых приборах.

Следует разобраться в с строение атома вещества твердого тела, а так же в понятиях энергетических уровней и энергетических зон. Особое внимание надо обратить на рассмотрение механизма собственной электропроводности полупроводников. Нужно знать носители зарядов в полупроводниках: свободный электрон и дырка. Необходимо усвоить понятие процессов генерации и рекомбинации.

Электропроводимость вещества определяется количеством зарядов в нем. Электропроводимость твердого тела определяется движением свободных электронов. Заряд ядра определяет количество электронов в атоме. Энергия электронов в атоме различны. Валентные электроны обладает наибольшими энергиями. Свободные электроны (электроны проводимости) - это электроны, порвавшие связь со своим атомом. Энергии свободных электронов больше энергии валентных.

Энергетическая диаграмма вещества показывают соотношении энергии электронов. Валентная зона-совокупность энергий валентных электронов. Зона проводимости - совокупность энергии свободных электронов. Валентная зона и зона проводимости разделены запретной зоной-совокупностью энергии, которыми не могут обладать электроны данного вещества.

Полупроводники-вещества, атомы которых имеют 4 валентных электрона (например, германий Ge и кремний Si). Кристаллическая структура полупроводников связана с образованием ковалентных (парновалентных) связи двух соединений атомов. Каждый атом связан с 4 соседними.

Разрыв ковалентной связи приводит к появлению свободного электрона и не занятого валентного уровня у атома. В полупроводниках иметься 2 типа носителей зарядов: свободный электрон и дырка. Дырка - не занятая электроном энергетическое состояние в валентной зоне. Дырка обладает положительным единичным зарядом и может перемешаться. Следует разобраться в механизме ее перемещения.

Генерация-процесс образования пары: свободный электрон и дырка. Рекомбинация - процесс исчезновения этой пары.

Под действием электронного поля носителей зарядов образует дрейфовый ток. Общий ток в полупроводнике равен суме токов дырочного и электронного.

Полупроводник, в узлах кристаллической решетки которого находиться только атомы самого полупроводника, называется собственным.

Проводимость собственного полупроводника невелика. С повышением температуры она увеличивается.

Ведение донорной примеси в чистый полупроводник. Диаграмма энергетических зон. Основные и неосновные носители зарядов. Введение акцепторной примеси в чистый полупроводник. Уровень Ферми в примесных полупроводниках. Термисторы и варисторы.

Необходимо выяснить, какие вещества используются для получения донорных и акцепторных полупроводников. Следует уяснить понятие основных и не основных носителей зарядов. Надо разобраться в энергетических диаграммах примесных полупроводников.

Для повышения проводимости полупроводника используют введение в него примесей вещества с валентностью 5 или 3 при этом образуются так называемые примесные полупроводники.

Донорный полупроводник с донорной примесью получается при ведение в него вещества с валентностью равной 5. Валентные уровни атомов примесей находятся в запрещенной зоне полупроводника в близи дна зоны проводимости. Очень важно разобраться в энергетической диаграмме такого полупроводника. Примесном полупроводнике два процесса приводит к образованию свободных электронов: генерация пар носителей зарядов в атоме полупроводника и ионизации атома примеси. Дырки же в таком полупроводнике получаются только в процессе генерации. Требуется усвоить понятие основных и неосновных носителей в примесном полупроводнике. В примесном полупроводнике, где валентность примесей равна 5, основными носителями являются свободные электроны, а неосновными - дырки. В примесном полупроводнике с валентностью примесей, равной 3, основными носителями являются дырки, а неосновными - электроны. Надо разобраться в энергетической диаграмме такого полупроводника, а так же в том, какие процессе в нем приводят к образованию дырок, а какие - к образованию свободных электронов.

Проводимость примесного полупроводника имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения и температуры. Эти свойства используются в приборах: термисторах и варисторах.

Термистор-это полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры.

Варистор - полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения, и поэтому его динамическая вольт - амперная характеристика нелинейна.

Вольт-амперная характеристика (в.а.х.) - зависимость тока, протекающего через прибор от приложенного к нему напряжению.

Дата добавления: 2015-06-27