Электрический ток в полупроводниках. В данной работе автор рассматривает, что из себя предоставляют полупроводники, для чего они предназначены и где применяются. - презентация

1 Электрический ток в полупроводниках

2 В данной работе автор рассматривает, что из себя предоставляют полупроводники, для чего они предназначены и где применяются Стремительный прогресс и миниатюризация электроники, повсеместно используемой в компьютерах, радио, телевидении и других средствах связи, стали возможными благодаря использованию интегральных схем. Эти схемы невозможно представить без полупроводниковых приборов. содержание

3 Содержание 1.СначалаСначала 2.Полупроводники в природеПолупроводники в природе 3.Физические свойства полупроводниковФизические свойства полупроводников 4.Собственная проводимость полупроводниковСобственная проводимость полупроводников 5.Примесная проводимость полупроводниковПримесная проводимость полупроводников 6.p – n переход и его электрические свойстваp – n переход и его электрические свойства 7.Применение полупроводниковПрименение полупроводников 8.ТестТест

4 Полупроводники в природе Все вещества в природе можно условно разделить на проводники электрического заряда, диэлектрики(непроводники) и вещества занимающие промежуточное положение между ними. Эти вещества называют полупроводниками. В обычных условиях они не проводят электрический заряд, но при изменении этих условий могут превратиться в проводники. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.). Почти все неорганические вещества окружающего нас мира полупроводники. Самым распространённым в природе полупроводником является кремний, составляющий около 30 % земной коры. содержание

5 Физические свойства полупроводников Полупроводники́ материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры. Электрические свойства веществ Проводники Полупроводники Диэлектрики Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … 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 … 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 Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As содержание

6 Физические свойства полупроводников Проводимость полупроводников зависит от температуры. В отличие от проводников, сопротивление которых возрастает с ростом температуры, сопротивление полупроводников при нагревании уменьшается. Вблизи абсолютного нуля температуры полупроводники имеют свойства диэлектриков. Это происходит потому, что при увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается R (Ом) t ( 0 C) R0R0 металл полупроводник содержание

7 Собственная проводимость полупроводников При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток. Рассмотрим это на примере кремния. 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 этом свободных электрических зарядов нет содержание

8 «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». Si дырка + + свободный электрон содержание

9 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. содержание

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. содержание

11 Примесная проводимость полупроводников Дозированное введение в чистый проводник примесей позволяет целенаправленно изменять его проводимость. Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси (легируют), которые бывают донорные и акцепторные примеси АкцепторныеДонорные Полупроводники p-типа Полупроводники n-типа содержание

12 Электронные полупроводники (n-типа) Термин «n-тип» происходит от слова «negative», обозначающего отрицательный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников имеет примесную природу. В четырехвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). При легировании 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным. В данном случае перенос заряда осуществляется в основном электронами, т.к. их концентрация больше чем дырок. Такая проводимость называется электронной. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называются донорными. Проводимость N-полупроводников приблизительно равна: As Таким образом изменяя концентрацию мышьяка, можно в широких пределах изменять проводимость кремния. Si содержание

13 Дырочные полупроводники (р-типа) Термин «p-тип» происходит от слова «positive», обозначающего положительный заряд основных носителей. В четырехвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными. Если кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дополнительная дырка. В т аком полупроводнике основными носителями заряда являются дырки, а проводимость называется дырочной. Проводимость P-полупроводников приблизительно равна: In + Изменяя концентрацию индия, можно в широких пределах изменять проводимость кремния, создавая полупроводник с заданными электрическими свойствами. Si содержание

14 Рассмотрим электрический контакт 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. рn содержание

15 + _ 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. рn Запирающий слой содержание

16 Итак, основное свойство p – n перехода заключается в его односторонней проводимости Вольт – амперная характеристика p – n перехода (ВАХ) I (A) U (В) содержание

17 Диод Полупроводниковый диод состоит из двух типов полупроводников дырочного и электронного. В процессе контакта между этими областями из области с полупроводником n-типа в область с полупроводником p-типа проходят электроны, которые затем рекомбинируют с дырками. Вследствие этого возникает электрическое поле между двумя областями, что устанавливает предел деления полупроводников так называемый p-n переход. В результате в области с полупроводником p-типа возникает некомпенсированный заряд из отрицательных ионов, а в области с полупроводником n-типа возникает некомпенсированный заряд из положительных ионов. Разница между потенциалами достигает 0,3-0,6 В. Связь между разницей потенциалов и концентрацией примесей выражается следующей формулой: где VT термодинамическое напряжение, Nn концентрация электронов, Np концентрация дырок, ni собственная концентрация. содержание

18 Диод содержание

19 Транзистор Транзистор полупроводниковое устройство, которое состоит из двух областей с полупроводниками p- или n-типа, между которыми находится область с полупроводником n- или p-типа. Таким образом, в транзисторе есть две области p-n перехода. Область кристалла между двумя переходами называют базой, а внешние области называют эмиттером и коллектором. Самой употребляемой схемой включения транзистора является схема включения с общим эмиттером, при которой через базу и эмиттер ток распространяется на коллектор. Биполярный транзистор используют для усиления электрического тока. содержание

20 Применение полупроводниковых диодов Выпрямление переменного тока Детектирование электрических сигналов Стабилизация тока и напряжения Передача и прием сигналов Передача и прием сигналов Прочие применения содержание

21 Тест 1. Ток в полупроводнике – это упорядоченное движение … 1) положительных и отрицательных ионов 2) электронов и положительных и отрицательных ионов 3) электронов и дырок в противоположных направлениях 4) свободных электронов содержание

22 Вы ответили не правильно содержание

23 Вы ответили правильно!!! содержание

24 Тест 2. Для усиления электронной проводимости полупроводника необходимо … 1) нагреть полупроводник 2) добавить примесь большей валентности 3) осветить полупроводник 4) добавить примесь меньшей валентности содержание

25 Вы ответили не правильно содержание

26 Вы ответили правильно!!! содержание

27 Тест 3. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры лежит в основе действия прибора … 1) транзистора 2) Фоторезистора 3) терморезистора 4) диода содержание

28 Вы ответили не правильно содержание

29 Вы ответили правильно!!! содержание

30 Тест 4. Чтобы получить полупроводник n-типа надо добавить к четырёхвалентному элемент … 1) индий 2) германий 3) мышьяк 4) олово содержание

31 Вы ответили не правильно содержание

32 Вы ответили правильно!!! содержание

33 Тест 5. Полупроводниковый прибор, преобразующий переменный ток в пульсирующий, одновременно усиливая его, называется … 1) транзистор 2) терморезистор 3) Фоторезистор 4) диод содержание

34 Вы ответили не правильно содержание

35 Вы ответили правильно!!! содержание

36 Презентацию создали: и ученик 9 класса Болдырев Евгений учитель физики МАОУ СОШ 37 Кукина Елена Леонидовна содержание