Презентация, доклад на тему Презентація з фізики на тему Електричний струм в напівпровідниках (9 клас, 11 клас)

ст. № 4

властивості
Напівпровідниковий діод та його застосування
Запитання для самоконтролю

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

ст. № 4

можна поділити на 3 основні групи:

Електричні властивості
речовин

Провідники

Напівпровідники

Діелектрики

Добре проводять електричний струм
До них відносяться метали, електроліти, плазма …
Найбільше використовуються провідники – Au, Ag, Cu, Al, Fe …

Практично не проводять електричний струм
До них відносяться пластмаси, гума, скло, фарфор, сухе дерево, папір …

Займають по провідності проміжне положення між провідниками і діелектриками
Si, Ge, Se, In, As

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

в металах - це вільні електрони

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Згадайте і поясніть характер провідності металів та її залежність від температури

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

+

-

+

+

+

-

-

-

4

Запитання 2

валентний хімічний елемент. Кожен атом має на зовнішньому електронному шарі по 4 електрони, які використовуються для утворення парноелектронних (ковалентних) зв’язків з 4 сусідніми атомами

При звичайних умовах (невисоких температурах) в напівпровідниках вільні заряджені частинки відсутні, тому напівпровідник не проводить електричний струм

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

температури енергія електронів збільшується і деякі із них покидають зв’язки, стають вільними електронами. На їх місці залишаються некомпенсовані електричні заряди (віртуальні заряджені частинки), що називаються дірками

Під дією електричного поля електрони і дірки починають упорядкований (зустрічний) рух, утворюючи електричний струм

-

-

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

вільних електронів і позитивних віртуальних частинок - дірок

При збільшенні температури росте число вільних носіїв заряду, провідність напівпровідників росте, опір зменшується

R (Ом)

t (0C)

R0

метал

напівпровідник

Поясніть графіки залежності опору металів і напівпровідників від температури

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

4

Запитання 3

для збільшення провідності, в чисті напівпровідники вносять домішки (легують), які бувають донорні та акцепторні.

Донорні домішки

Si

Si

As

Si

Si

-

-

-

-

-

-

-

При легуванні 4-валентного кремнію Si 5-валентним миш’яком As, один із 5 електронів миш’яку стає вільним.
Таким чином змінюючи концентрацію миш’яку, можна в широких межах змінювати провідність кремнію.

Такий напівпровідник називається напівпровідником n-типу, основними носіями заряду являються електрони, а домішка миш’яку, що дає вільні електрони, називається донорною.

-

-

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

зв’язків з кремнієм в індію не вистачає одного електрона, тобто утворюється дірка.

Si

Si

In

Si

Si

-

-

-

-

-

+

Змінюючи концентрацію індію, можна в широких межах змінювати провідність кремнію, створюючи напівпровідник із заданими електричними властивостями.

Такий напівпровідник називається напівпровідником p-типу, основними носіями заряду являються дірки, а домішка індію, що дає дірки, називається акцепторною.

-

-

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

застосування:

р-типу

n-типу

Основні носії заряду - дірки

Основні носії заряду - електрони

+

-

Крім основних носіїв у напівпровіднику існує дуже мала кількість неосновних носіїв заряду (в напівпровіднику p-типу це електрони, а в напівпровіднику n-типу це дірки), кількість яких росте при збільшенні температур.

Поясніть, як змінюється кількість неосновних носіїв заряду в домішковому напівпровіднику при збільшенні температури

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

І-ІІІ ст. № 4

Запитання 4

називається p-n переходом.

+

_

1. Пряме включення

+

+

+

+

-

-

-

-

Струм через p-n перехід тече за рахунок основних носіїв заряду (дірки рухаються вправо, електрони – вліво)

Опір переходу малий, струм великий.

Таке включення називається прямим, в прямому напрямі p-n перехід добре проводить електричний струм.

р

n

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

Опір переходу великий, струм практично відсутній

Таке включення називається зворотнім, в зворотному напрямку p-n перехід практично не проводить електричного струму.

р

n

Запираючий шар

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

провідності

Вольт-амперна характеристика p-n переходу (ВАХ)

I (A)

U (В)

Поясніть на основі будови напівпровідників і властивостей p-n переходу графік залежності сили струму від напруги (ВАХ) переходу

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

ст. № 4

Запитання 5

Позначення напівпровідникового діода на схемах

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Основна властивість діода – його одностороння електрична провідність

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

струму і напруги

Передання і приймання сигналів

Інші застосування

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4

напівпровідника поясніть залежність його опору від температури
Для чого легують чисті напівпровідники
Як, маючи джерело струму і лампочку, провірити справність напівпровідникового діода
Поясніть принцип випрямлення змінного струму за допомогою напівпровідникового діода
Розкажіть про основні застосування напівпровідникових діодів

Запитання для повторення

Андрєєва С. Ю. вчитель фізики ШЗШ І-ІІІ ст. № 4