Презентация, доклад по дисциплине Электротехника - Полупроводники

По способности проводить электрические заряды вещества условно делятся на проводники и непроводники электричества.

Тела и вещества, в которых можно создавать
электрический ток, называют проводниками.

Тела и вещества, в которых нельзя создавать
электрический ток , называют
непроводниками тока.

Металлы , уголь, кислоты,
растворы солей, щелочи,
живые организмы
и многие другие тела и вещества.

Воздух, стекло, парафин, слюда,
лаки, фарфор, резина, пластмассы,
различные смолы,
маслянистые жидкости,
сухое дерево, сухая ткань,
бумага и другие вещества.

Проводники

Непроводники
(диэлектрики)

Полупроводники по электропроводности занимают
промежуточное место между проводниками и непроводниками.

Полупроводники - это ряд элементов таблицы Менделеева, большинство минералов, различные окислы, сульфиды,
теллуриды и другие химические соединения.

Полупроводники

ρ

Т

0

Основное свойство полупроводников – увеличение электрической проводимости
с ростом температуры.

∞

Из графика зависимости ρ(Т) видно,
что при Т → 0 , ρ→ ∞ ,
а при Т → ∞ , ρ→0

Вывод:
При низких температурах полупроводник
ведет себя как диэлектрик , а при
высоких обладает хорошей проводимостью

∞

Электронная оболочка атома германия состоит из 32 электронов, четыре из которых вращаются по его внешней орбите.

Ge

Электронная оболочка атома

Ядро атома

Сколько электронов у атома германия?

Каждая пара соседних атомов
взаимодействует с помощью парноэлектронной связи .
От каждого атома в ее образовании участвует один электрон.

Любой валентный электрон может двигаться по любой из четырех связей
атома, а , дойдя до соседнего, двигаться по его связям, т.е по всему кристаллу.

Парноэлектронные связи достаточно прочны и при низких температурах
не разрываются, поэтому при низких температурах кремний не проводит ток.

При разрыве связи образуется вакантное место , которое называют дыркой.

В дырке имеется избыточный положительный заряд.

+

+

+

+

Е

Если электрическое поле отсутствует, то перемещение дырок беспорядочно, поэтому
не создает тока.

Если есть поле, то движение дырок
становится упорядоченным , и к
электрическому току, образованному движением электронов, добавляется ток, связанный с перемещением дырок.

Вывод:
в полупроводниках имеются
носители зарядов двух типов :
электроны и дырки.

Проводимость чистых полупроводников называется
собственной проводимостью полупроводников

Собственная проводимость полупроводников обычно невелика.

Атом мышьяка имеет 5 валентных
электронов, 4 из которых участвуют
в образовании парноэлектронных
связей, а пятый становится свободным.

Полупроводники , содержащие
донорные примеси, называются
полупроводниками n – типа
от слова negative – отрицательный

Примеси, легко принимающие
электроны, увеличивающие количество дырок.

Атом индия имеет 3 валентных
электрона, которые участвуют
в образовании парноэлектронных
связей, а для образования четвертой электрона недостает,
в результате образуется дырка.

Полупроводники , содержащие
акцепторные примеси, называются
полупроводниками р – типа
от слова positive – положительный

р – типа

п – типа

р – п-переход

При образовании контакта электроны частично переходят из полупроводника п - типа в полупроводник р – типа, а дырки – в обратном направлении

В результате полупроводник п - типа заряжается положительно, а р – типа - отрицательно .

В зоне перехода возникает электрическое поле, которое через некоторое время начинает препятствовать дальнейшему перемещению дырок и электронов.

Е

+

_

При данном подключении ток через р – п-переход
осуществляется основными носителями зарядов, поэтому
проводимость перехода велика, а сопротивление мало

Особенности действия р – п-перехода при его подключении в цепь

U

I

0

Этот переход называют обратным

Вольт - амперная характеристика обратного перехода
изображена на графике пунктиром.

р – п-переход по отношению к току оказывается несимметричным :
в прямом направлении сопротивление перехода значительно меньше,
чем в обратном.