Полупроводники

и его свойства
Полупроводниковый диод и его применение
Транзисторы

Электрический ток в различных средах

Электрический ток в полупроводниках

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 …
Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками
Si, Ge, Se, In, As

них свободных заряженных частиц

Например, в металлах это свободные электроны

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

К содержанию

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

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), называемые дырками

Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток

-

-

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

К содержанию

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

-

-

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

-

-

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

К содержанию

двух полупроводников p и n типа, называемый p – n переходом

+

_

1. Прямое включение

+

+

+

+

-

-

-

-

Ток через p – n переход осуществляется основными носителями заряда (дырки двигаются вправо, электроны – влево)

Сопротивление перехода мало, ток велик.

Такое включение называется прямым, в прямом направлении p – n переход хорошо проводит электрический ток

р

n

носители заряда не проходят через p – n переход

Сопротивление перехода велико, ток практически отсутствует

Такое включение называется обратным, в обратном направлении p – n переход практически не проводит электрический ток

р

n

Запирающий слой

К содержанию

– n переход, заключенный в корпус

Обозначение полупроводникового диода на схемах

Вольт – амперная характеристика полупроводникового диода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Основное свойство p – n перехода заключается в его односторонней проводимости

тока

Детектирование электрических сигналов

Стабилизация тока и напряжения

Передача и прием сигналов

Прочие применения

выпрямителя