Презентация на тему Полупроводники. Электрический ток в полупроводниках

удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

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 …

Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками
Si, Ge, Se, In, As

от температуры. В отличие от проводников, сопротивление которых возрастает

с ростом температуры, сопротивление полупроводников при нагревании уменьшается. Вблизи абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

которых убывает с повышением температуры

К полупроводникам относятся кремний, германий,

селен и др.

Связь между атомами – парноэлектронная, или ковалентная

При низких температурах связи не разрываются

полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит

электрический ток.

Si

Si

Si

Si

Si

-

-

-

-

-

-

-

-

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

Si

Si

Si

Si

-

-

-

+

дырка

+

+

свободный электрон

-

-

-

-

позволяет целенаправленно изменять его проводимость.
Поэтому для увеличение проводимости в

чистые полупроводники внедряют примеси, которые бывают донорные и акцепторные

Примеси

Акцепторные

Донорные

Полупроводники
p-типа

Полупроводники
n-типа

положительный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников, кроме примесной

основы, характеризуется дырочной природой проводимости.
В четырёхвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвёртым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.

заряд основных носителей. Этот вид полупроводников имеет примесную природу.

В четырёхвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). В процессе взаимодействия каждый атом примеси вступает в ковалентную связь с атомами кремния. Однако для пятого электрона атома мышьяка нет места в насыщенных валентных связях, и он переходит на дальнюю электронную оболочку. Там для отрыва электрона от атома нужно меньшее количество энергии. Электрон отрывается и превращается в свободный. В данном случае перенос заряда осуществляется электроном, а не дыркой, то есть данный вид полупроводников проводит электрический ток подобно металлам. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называются донорными.

валентный электрон
Полупроводники с донорными примесями обладают электронной проводимостью и

называются полупроводниками n–типа.



Акцепторные примеси – это примеси, у которых не достает электронов для образования полной ковалентной связи с соседними атомами.
Полупроводники с акцепторными примесями обладают дырочной проводимостью и называются полупроводниками p-типа.

дырке, может перескочить в нее (рекомбинировать). При этом на

его прежнем месте образуется новая «дырка», которая затем может аналогично перемещаться по кристаллу.

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.

переходом и двумя выводами (электродами).
В отличие от других

типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.
Впервые диод изобрел Джон Флемминг в 1904 году.

тока в постоянный
детектировании электрических сигналов
защите разных

устройств от неправильной полярности включения
коммутации высокочастотных сигналов
стабилизации тока и напряжения
передачи и приеме сигналов

выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи.

Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.
В 1947 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн в лабораториях Bell Labs впервые создали действующий биполярный транзистор.