2полупроводники. Электрический ток в полупроводниках
![]()
|
Электрический ток в полупроводниках У ![]() ![]() При температурах, близких к абсолютному нулю, удельное сопротивление полупроводников очень велико. При низких температурах полупроводник ведет себя как диэлектрик. По мере повышения температуры удельное сопротивление быстро уменьшается. ![]() К полупроводникам относятся некоторые элементы IV группы таблицы Менделеева, например, кремний Si или германий Ge. Кремний — четырехвалентный элемент. Это означаем внешней оболочке атома имеются четыре электрона, слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого кремния также равно четырем. Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется с помощью ковалентной связи, в образовании этой связи от каждого атома участвует по одному валентному электрону. Каждый атом образует четыре связи с соседними, и любой валентный электрон может двигаться по одной из них. Дойдя до соседнего атома, он может перейти к следующему, а затем дальше вдоль всего кристалла. Валентные электроны принадлежат всему кристаллу. Парноэлектронные связи кремния достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. Поэтому кремний при низкой температуре не проводит электрический ток. Механизм проводимости полупроводников Э ![]() ![]() Положение дырки в кристалле не является неизменным. Один из электронов, обеспечивающих связь атомов, перескакивает на место образовавшейся дырки и восстанавливает здесь парноэлектронную связь, а там, откуда перескочил этот электрон, образуется новая дырка. Таким образом, дырка может перемещаться по всему кристаллу. При наличии электрического поля возникает упорядоченное перемещение дырок, и, таким образом, к электрическому току свободных электронов добавляется электрический ток, связанный с перемещением дырок. Направление движения дырок противоположно направлению движения электронов. Таким образом, собственная проводимость полупроводников-электронно-дырочная. Проводимость полупроводников при наличии примесей. ![]() Донорные примеси. Примеси, легко отдающие электроны (элементы V группы таблицы Менделеева, например, мышьяк As) Полупроводники, имеющие донорные примеси – полупроводники n-типа (n-негатив). В полупроводниках n-типа основными носителями заряда являются электроны. А ![]() Элементы III группы таблицы Менделеева, например, индий In или галий Ga. Полупроводники, имеющие акцепторные примеси – полупроводники p-типа (p-позитив). В полупроводниках p-типа основными носителями заряда являются дырки p - n переход p ![]() . ![]() В ![]() ![]() ![]() ![]() Uн Применение диода: выпрямление переменного тока. Коэффициент выпрямления k = Iп/Iо ≈ 106 Полупроводниковый транзистор. П ![]() Малые размеры и масса Длительный срок службы Высокая механическая прочность Высокий КПД Недостатки: Зависимость от температуры; работает только при температуре от -70ºС до 80ºС для Ge и до 125ºС для Si. ![]() Применение полупроводникового транзистора: усиление силы тока и напряжения. |