Презентация на тему по физике Электрический ток в полупроводниках (10 класс)

электрической проводимости их можно разделить на 3 основные группы:
Проводники
Полупроводники
Диэлектрики

Практически не проводят электрический ток
К ним относятся пластмассы, резина, стекло
Удельное сопротивление
10 10 - 10 16 Ом·м

Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками
Удельное сопротивление
10 - 3 - 10 7 Ом·м

Классификация веществ по проводимости

минералов, различные окислы, сульфиды,
и другие химические соединения.
Полупроводники

Фарадей
(Michael Faraday, 1791-1867)
R↓
t↑
освещение
добавление примеси



Абрам Фёдорович Иоффе
(1880-1960)

Например, в металлах это свободные электроны

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Проводимость веществ

на основе кремния Si
Si
Si
Si
Si
Si




-
-
-
-
-
-
-
-
Кремний – 4 валентный химический

При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток

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 Iобщ= Iэл + Iдыр

-

-

представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и дырок
При

R (Ом)

t (0C)

R0

металл

полупроводник

Объясните графики зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры

?

применения полупроводников
Поэтому для увеличение проводимости в чистые

Донорные примеси (от лат. donare – давать)

Si

Si

As

Si

Si

-

-

-

-

-

-

-

При замене 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным.

Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь , дающая свободные электроны, называется донорной

-

-

Примесная проводимость полупроводников

Число свободных электронов увеличивается

(от лат. аcceptor – приемщик)
Если кремний заменить

Si

Si

In

Si

Si

-

-

-

-

-

+

Изменяя концентрацию примеси, можно изменять проводимость полупроводника, создавая его с заданными электрическими свойствами

Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь, дающая дырки, называется акцепторной

-

-

Примесная проводимость полупроводников

Число дырок увеличивается

типа полупроводников,

р – типа (positivus – положительный)

n – типа ( negativus - отрицательный)

Основные носители заряда - дырки

Основные носители заряда - электроны

-

Помимо основных носителей в полупроводнике существует очень малое число неосновных носителей заряда количество которых растет при увеличении температуры
( в полупроводнике p – типа - электроны, а в полупроводнике n – типа - дырки),

Объясните, как изменяется количество неосновных носителей заряда в примесном полупроводнике при T

+

р – типа
Объясните характер проводимости полупроводников n – типа
На

нового материала
10 класс

Электрический контакт двух полупроводников p и n типа

+

_

1. Прямое включение

+

+

+

+

-

-

-

-

Ток через p – n переход осуществляется основными носителями заряда (дырки двигаются вправо, электроны – влево)

Такое включение называется прямым, сопротивление перехода мало, в прямом направлении p – n переход хорошо проводит электрический ток

р

n

через p – n переход
Такое включение называется

р

n

Запирающий слой

p – n переход и его свойства

односторонняя проводимость
Вольт – амперная характеристика

I (A)

U (В)

Объясните на основе строения полупроводников и свойствах p – n перехода график зависимости силы тока от напряжения (ВАХ) перехода

p – n переход и его свойства

диод –

Обозначение полупроводникового диода на схемах

Достоинства полупроводниковых диодов 1. малые размеры и масса 2. длительный срок службы 3. высокая механическая прочность
Недостатки полупроводниковых диодов 1. зависимость их параметров от температуры (не могут работать при t°<- 70° 2. при t°>80° (для Ge) и t°>125°(для Se) рабочие параметры резко ухудшаются

Полупроводниковые диоды изготавливают чаще из кристаллов кремния, в которые вплавляют примеси, сдающие на границе р - n переход

– амперная характеристика

I (A)

U (В)

Основное свойство диода – его односторонняя электрическая проводимость

Отношение значения прямого тока к значению обратного называется коэффициентом выпрямления.
В хороших диодах коэффициент выпрямления достигает значения 106

переменного тока
Детектирование электрических сигналов
Стабилизация тока и напряжения

Прочие применения

и лампочку, проверить исправность полупроводникового диода
Объясните принцип выпрямления переменного

до температуры, близкой к абсолютному нулю?
Какой графиков зависимости R

R

Т

и кремния стала такой же, как электропроводность металла (диэлектрика)?

изготовлено тело: а) металлического проводника; в) полупроводника?
?
2) Какой

1) Из каких элементов состоит электрическая цепь?