Полупроводники́

Август 22, 2022

Главная
Физика
Полупроводники́

Содержание

2. Полупроводники в природе
3. Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники. К числу полупроводников относятся многие химические элементы
4. Физические свойства полупроводников R (Ом) t (0C) R0 металл полупроводник Проводимость полупроводников зависит от температуры. В
5. Кремний – очень распространенный элемент. Например, он является основным элементом в составе песка и кварца. Если
6. Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Si Si Si Si Si - - - -
7. Итак: В кристаллической решетке кремния все атомы кремния образуют химические связи с четырьмя соседними атомами. При
8. Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры Si Si Si Si Si - - - -
9. Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь
10. Собственная проводимость полупроводников Если напряженность электрического поля в образце равна нулю, то движение освободившихся электронов и
11. «Дырка» При нагревании кинетическая энергия электронов увеличивается и самые быстрые из них покидают свою орбиту. Во
12. Собственная проводимость полупроводников Валентный электрон соседнего атома, притягиваясь к дырке, может перескочить в нее (рекомбинировать). При
13. собственная электрическая проводимость полупроводников Электроны один электрон в кристалле кремния, как и алмаза, связан двумя атомами),
14. Электрический ток – упорядоченное движение свободных электронов и дырок. Носители свободных зарядов – электроны и дырки.
15. Примесная проводимость Для создания полупроводниковых приборов часто используют кристаллы с примесной проводимостью. Такие кристаллы изготавливаются с
16. А) собственная проводимость Б) примесная проводимость Число свободных электронов = числу дырок. R уменьшается при нагревании,
17. Проводимость полупроводников Донорные примеси - это примеси, отдающие лишний валентный электрон Полупроводники с донорными примесями обладают
18. + _ 1. Прямое включение + + + + - - - - Ток через p
19. + _ 2. Обратное включение + + + + - - - - Основные носители заряда
20. Основное свойство p – n перехода заключается в его односторонней проводимости 4. Вольт – амперная характеристика
21. 5. Применение полупроводников 1) Собственная проводимость 2) Примесная проводимость Термо и фоторезисторы ( для измерения t◦
22. Полупроводниковый диод – это p – n переход, заключенный в корпус Обозначение полупроводникового диода на схемах
23. Диод Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие
24. Применение полупроводниковых диодов Выпрямление переменного тока Детектирование электрических сигналов Стабилизация тока и напряжения Передача и прием
26. Скачать презентацию

Слайд 2

Полупроводники в природе

Слайд 3

Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники.
К числу полупроводников

относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.).

Слайд 4

Физические свойства полупроводников
R (Ом)
t (0C)
R0
металл
полупроводник
Проводимость полупроводников зависит от температуры. В

отличие от проводников, сопротивление которых возрастает с ростом температуры, сопротивление полупроводников при нагревании уменьшается. Вблизи абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

Слайд 5

Кремний – очень распространенный элемент. Например, он является основным элементом в

составе песка и кварца. Если Вы посмотрите на положение кремния в периодической таблице Д.И. Менделеева, то увидите, что он находится за алюминием - Al, ниже углерода - C и выше германия - Ge.

Слайд 6

Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
-
-
-
-
-
-
-
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

Слайд 7

Итак:
В кристаллической решетке кремния все атомы кремния образуют химические связи с

четырьмя соседними атомами. При этом в кристалле кремния нет свободных электронов и электрический ток через кристалл протекать не может, особенно при низких температурах. Поэтому кристалл кремния больше похож на изолятор, а не на проводник.

Слайд 8

Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры
Si
Si
Si
Si
Si
-
-
-
-
-
-
+
свободный 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

Слайд 9

Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации

атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».

Слайд 10

Собственная проводимость полупроводников
Если напряженность электрического поля в образце равна нулю, то

движение освободившихся электронов и «дырок» происходит беспорядочно и поэтому не создаёт электрического тока.
Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток. Проводимость при этих условиях называют собственной проводимостью полупроводников. При этом движение электронов создаёт электронную проводимость, а движение дырок – дырочную проводимость.

Слайд 11

«Дырка»
При нагревании кинетическая энергия электронов увеличивается и самые быстрые из них

покидают свою орбиту. Во время разрыва связи между электроном и ядром появляется свободное место в электронной оболочке атома. В этом месте образуется условный положительный заряд, называемый «дыркой».

дырка

свободный электрон

Слайд 12

Собственная проводимость полупроводников
Валентный электрон соседнего атома, притягиваясь к дырке, может перескочить

в нее (рекомбинировать). При этом на его прежнем месте образуется новая «дырка», которая затем может аналогично перемещаться по кристаллу.

Слайд 13

собственная электрическая проводимость полупроводников
Электроны
один электрон в кристалле кремния, как и алмаза,

связан двумя атомами), электронам необходим уровень внутренней энергии для высвобождения из атома (1,76·10−19 Дж против 11,2·10−19 Дж, чем и характеризуется отличие между полупроводниками и диэлектриками). Эта энергия появляется в них при повышении температуры (например, при комнатной температуре уровень энергии теплового движения атомов равняется 0,4·10−19 Дж), и отдельные атомы получают энергию для отрыва электрона от атома.

Дырка
Во время разрыва связи между электроном и ядром появляется свободное место в электронной оболочке атома. Это обуславливает переход электрона с другого атома на атом со свободным местом. На атом, откуда перешёл электрон, входит другой электрон из другого атома и т. д. Это обуславливается ковалентными связями атомов. Таким образом, происходит перемещение положительного заряда без перемещения самого атома. Этот условный положительный заряд называют дыркой.

Слайд 14

Электрический ток – упорядоченное движение свободных электронов и дырок.
Носители свободных зарядов

– электроны и дырки.
Число носителей заряда зависит от температуры, освещенности, наличия примесей.
3. При повышении температуры ρ (удельное сопротивление) полупроводников уменьшается.

Вывод: электрический ток в полупроводниках:

Слайд 15

Примесная проводимость Для создания полупроводниковых приборов часто используют кристаллы с примесной проводимостью.

Такие кристаллы изготавливаются с помощью внесения примесей с атомами трехвалентного или пятивалентного химического элемента Полупроводник n-типа Полупроводник p-типа

Слайд 16

А) собственная проводимость
Б) примесная проводимость
Число свободных электронов = числу дырок.
R

уменьшается при нагревании, облучении.

Слайд 17

Проводимость полупроводников
Донорные примеси - это примеси, отдающие лишний валентный электрон
Полупроводники с

донорными примесями обладают электронной проводимостью и называются полупроводниками n–типа.
Акцепторные примеси – это примеси, у которых не достает электронов для образования полной ковалентной связи с соседними атомами.
Полупроводники с акцепторными примесями обладают дырочной проводимостью и называются полупроводниками p-типа.

Слайд 18

+
_
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

p –n переход – контакт двух полупроводников

Слайд 19

+
_
2. Обратное включение
+
+
+
+
-
-
-
-
Основные 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

Запирающий слой

Слайд 20

Основное свойство p – n перехода заключается в его односторонней

проводимости

4. Вольт – амперная характеристика p – n перехода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Слайд 21

5. Применение полупроводников
1) Собственная проводимость
2) Примесная проводимость
Термо и фоторезисторы
( для

измерения t◦ ,
противопожарная сигнализация,
для определения качества обработки поверхности, контроля размера изделий и др.)
ДИОД
( ВЫПРЯМЛЯЕТ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК)
ТРАНЗИСТОР
ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЭЛ. КОЛЕБАНИЙ,
В КАЧЕСТВЕ РЕЛЕ,
КАК ДЕТАЛЬ ГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Слайд 22

Полупроводниковый диод – это p – n переход, заключенный в

корпус

Обозначение полупроводникового диода на схемах

Вольт – амперная характеристика полупроводникового диода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Основное свойство диода – его односторонняя электрическая проводимость

Слайд 23

Диод
Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя

выводами (электродами).
В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.
Впервые диод изобрел Джон Флемминг в 1904 году.

Слайд 24

Применение полупроводниковых диодов
Выпрямление переменного тока
Детектирование электрических сигналов
Стабилизация

тока и напряжения

Передача и прием сигналов

Прочие применения

Полупроводники́

Содержание

Полупроводники в природе

Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники.К числу полупроводников

Физические свойства полупроводников R (Ом)t (0C)R0металлполупроводник Проводимость полупроводников зависит от температуры. В

Кремний – очень распространенный элемент. Например, он является основным элементом в

Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния SiSiSiSiSiSi-------- Кремний – 4

Итак:В кристаллической решетке кремния все атомы кремния образуют химические связи с

Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температурыSiSiSiSiSi------+свободный электрондырка++ При увеличении

Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации

Собственная проводимость полупроводниковЕсли напряженность электрического поля в образце равна нулю, то

«Дырка» При нагревании кинетическая энергия электронов увеличивается и самые быстрые из них

Собственная проводимость полупроводников Валентный электрон соседнего атома, притягиваясь к дырке, может перескочить

собственная электрическая проводимость полупроводниковЭлектроныодин электрон в кристалле кремния, как и алмаза,

Электрический ток – упорядоченное движение свободных электронов и дырок.Носители свободных зарядов