Your SlideShare is downloading. ×
Elektrichni strum v napivprovidnikah
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Elektrichni strum v napivprovidnikah

140

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
140
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Електричний струм в напівпровідниках – 2 год.
  • 2. План:  1.Струм в напівпровідниках.  2.Власна і домішкова провідність.  3.Напівпровідникові прилади.
  • 3. 1.Струм в напівпровідниках.  Напівпровідники – це речовини, в яких електропровідність займає проміжне місце між провідниками і діелектриками. До напівпровідників належать кремній, селен, хімічні з’єднання елементів ІІІ групи з елементами V групи. Питомий опір напівпровідників знаходиться в межах від 104 до 10-5 Ом ·м. В результаті відриву електронів від атома виникають вільні електрони. Вакантне місце (позитивно заряджений іон) для електрона утворює так звану дірку.
  • 4.  Дірці відповідає надлишковий позитивний заряд порівняно з сусідніми неіонізованими атомами, тому рух дірки рівнозначний рухові позитивного заряду. Якщо внести провідник в зовнішнє електричне поле, то хаотичний рух дірок і електронів переходить в напрямлений.  Струм в таких провідниках зумовлений як рухом електронів і дірок (власна провідність). Концентрація дірок і електронів однакова. Власна провідність напівпровідників мала.  Незначна кількість домішок у провідниках значно підвищує провідність їх. Домішки зумовлюють додаткову (домішкову) провідність. Домішкова провідність буває донорною і акцепторною. Домішки, які віддають електрони називаються донорами, а напівпровідники з електронною провідністю – електронними напівпровідниками (n – типу).
  • 5.  Електронну провідність отримують, коли валентність елемента, що додається, більша за валентність основного напівпровідника. Наприклад, до германію (IV- валентний) додати миш’як (V - валентний). У таких напівпровідниках рух дірок майже відсутній.  Якщо домішки мають валентність меншу, ніж основний напівпровідник, їх називають акцепторами, а напівпровідник – дірковим напівпровідником (р – типу). В перекладі n – тип (негативний), р – тип (позитивний). При контакті двох напівпровідників n – типу і р – типу на їх межі внаслідок дифузії і рекомбінації електронів і дірок виникає тонкий шар, збіднений носіями струму, який має підвищений опір (р – n – перехід). Якщо ввімкнути напівпровідник з р – n – переходом в електричне коло так, щоб потенціал частини з р – провідністю був позитивним, а частини з n – провідністю – негативним, то через нього буде проходити струм.
  • 6. Такий перехід називають прямим (Рис. 41). Якщо знаки потенціалів на кінцях напівпровідника поміняти, то зворотній струм буде досить малим, а опір провідника досить великий .  Такий перехід називають зворотнім.  Властивості р – n – переходу ( малий опір у прямому напрямі і великий у зворотному) використовують для випрямлення змінного струму (напівпровідникові діоди).
  • 7. 2.Власна і домішкова провідність.  Між парою сусідніх атомів існує так званий парноелектронний зв’язок, або ковалентний. Чотири валентні електрони кожного атома вступають у ковалентний зв’язок з електронами сусідніх атомів. Так, що вільних електронів у чистому германію немає. А нема вільних носіїв заряду, то й не буде проходити електричний струм. (Яка умова існування електричного струму?).  Ковалентні зв’язки досить міцні і при низьких температурах напівпровідники є діелектриками.  3. Від нагрівання германію кінетична енергія валентних електронів зростає і окремі зв’язки розриваються.  В результаті цього частина електронів, які раніше брали участь в утворенні валентних зв’язків, відщеплюються і стають електронами провідності. За наявності електричного поля вони переміщаються проти поля і утворюють електричний струм. Як у металах (електронна провідність).
  • 8.  Але на відміну від металів у напівпровідників є ще інші     механізми провідності. Коли розривається зв’язок, то уговорюється вакантне місце, де не вистачає електрона. Його називають діркою. Дірка веде себе як позитивно заряджена частинка. З підвищенням температури кількість розірваних зв’язків, отже вільних електронів, збільшується. Збільшується і кількість дірок. Під час руху електронів, електрони можуть займати вакантні місця (дірки) при цьому відновлюються валентні зв’язки. Дірка переміщується у кристалі у протилежний бік від руху електронів. Приклад: вільні місця у класі (залі). Рух електронів і дірок хаотичний, якщо напруженість електричного поля дорівнює 0.
  • 9.  При наявності електричного поля виникає      упорядковане переміщення дірок у напрямі вектора напруженості, і упорядковане переміщення електронів проти руху дірок. Отже, у напівпровідників є носії зарядів двох типів: електрони і дірки. Тому напівпровідники мають не тільки електронну, а й діркову провідність. Ми розглянули механізм провідності ідеальних (чистих) напівпровідників. Провідність чистих напівпровідників називають власною провідністю напівпровідників. Провідність напівпровідників у великій мірі залежить від домішок. Саме ця залежність зробила напівпровідники тим, чим вони стали в сучасній техніці. При наявності домішок, крім власної провідності, виникає додаткова – домішкова провідність.
  • 10.  Змінюючи концентрацію домішки, можна змінювати кількість носіїв заряду того чи іншого знаку. Завдяки цьому створюються напівпровідники з переважною концентрацією – або від’ємно, або додатно заряджених носіїв.  Ця особливість напівпровідників і відкриває широкі можливості для їх практичного застосування.  Отже, домішки можуть збільшувати концентрацію електронів провідності і створювати в напівпровіднику електронну домішкову провідність n-типу (негативний). Такі домішки називаються донорними. У напівпровіднику n-типу електрони – основні носії заряду, дірки – неосновні.
  • 11. 3.Напівпровідникові прилади.  Напівпровідникові прилади, електронні прилади, дія        яких заснована на електронних процесах в напівпровідниках. У електроніці П. п. служать для перетворення різних сигналів, в енергетиці — для безпосереднього перетворення одних видів енергії в інших. Відоме багато всіляких способів класифікації П. п., наприклад за призначенням і принципу дії, за типом матеріалу,  конструкцією і технологією, по сфері застосування.
  • 12.  Проте до основних класів П. п. відносять наступні: електропреобразовательниє прилади, що перетворюють одні електричні величини в ін. електричні величини ( напівпровідниковий діод, транзистор, тиристор ) ; оптоелектронні прилади, що перетворюють світлові сигнали в електричних і навпаки ( оптрон, фоторезистор, фотодіод, фототранзистор, фототиристор .  Напівпровідниковий лазер, светоїзлучающий діод, твердотілий перетворювач зображення — аналог відікона і т.п.); термоелектричні прилади, що перетворюють теплову енергію в електричну і навпаки ( термоелемент, термоелектричний генератор, сонячна батарея, термістор і т.п.); магнітоелектріч. прилади (датчик, що використовує Холу ефект, і т.п.); п'єзоелектричний і тензометрічеський прилади, які реагують на тиск або механічний зсув. До окремого класу П. п. слід віднести інтегральні схеми, які можуть бути такими, що електроперетворюють, оптоелектронними і т.д. або змішаними, поєднуючими самі різні ефекти в одному приладі.
  • 13.  Електропреобразовательниє П. п. — найбільш широкий клас приладів, призначених для перетворення (по роду струму, частоті і т.д.), посилення і генерування електричних коливань в діапазоні частот від доль гц до 100 Ггц і більш; їх робочі потужності знаходяться в межах від < 10 -12 Вт до декількох сотень Вт, напруга — від доль в до декількох тис. в і струмі — від декількох на до декількох тис. а . Залежно від вживаного напівпровідникового матеріалу розрізняють германієві, кремнієві і ін. П. п. По конструктивних і технологічних ознаках П. п. розділяють на точкових і площинних; останні, у свою чергу, ділять на сплавних, дифузійних, мезапланарниє, планарниє (найбільш поширені, див.(дивися) Планарная технологія ) , епіпланарниє і ін. Відповідно до області вживання розрізняють високочастотні, високовольтні, імпульсні і ін. П. п.  П. п. випускають в металоскляних, металокерамічних або пластмасових корпусах, що захищають прилади від зовнішніх дій; для використання в гібридних інтегральних схемах випускаються т.з. безкорпусні П. п. (див. Мікроелектроніка ) . Номенклатура П. п., що випускаються у всіх країнах налічує близько 100 000 типів приладів різного призначення.
  • 14. Висновок: Напівпровідники – це речовини, в яких електропровідність займає проміжне місце між провідниками і діелектриками.  До напівпровідників належать кремній, селен, хімічні з’єднання елементів ІІІ групи з елементами V групи.  Між парою сусідніх атомів існує так званий парноелектронний зв’язок, або ковалентний. Чотири валентні електрони кожного атома вступають у ковалентний зв’язок з електронами сусідніх атомів.  Напівпровідникові прилади, електронні прилади, дія яких заснована на електронних процесах в напівпровідниках. 

×