Электрический ток в полупроводниках

1.

2.

Полупроводни́к —
материал, по удельной
проводимости занимающ
ий промежуточное место
между проводниками и ди
электриками, и
отличающийся от
проводников (металлов)
сильной
зависимостью удельной
проводимости от
концентрации примесей,
температуры и
воздействия различных
видов излучения.

3.

Характер зависимости сопротивления от
температуры
металлы
полупроводники
t

4.

Si
Si
Si
Si

5.

Электропроводность проводников сильно зависит от
окружающей температуры.
При очень низкой температуре, близкой к абсолютному нулю (273°С),
полупроводники не проводят электрический ток, а
с повышением температуры, их сопротивляемость
току уменьшается.
Если на полупроводник навести свет, то его
электропроводность начинает увеличиваться. Используя это
свойство полупроводников, были
созданы фотоэлектрические приборы. Также полупроводники
способны преобразовывать энергию света в электрический ток,
например, солнечные батареи. А при введении в
полупроводники примесей определенных веществ, их
электропроводность резко увеличивается.

6.

Кинетическая энергия валентных электронов
e
увеличивается, происходит разрыв
отдельных связей.
В результате электроны покидают свое
место и перемещаются по всему кристаллу
(свободный )
При разрыве связи образуется вакантное
место с недостающим электроном – дырка.

7.

Si
Si
e
Si
Si
дырка

8.

существуют носители зарядов двух
типов: электроны и дырки.
Полупроводники обладают
электронной и дырочной
проводимостью

9.

Si
Si
атомы,
ионы
Si
E
Si
дырка
электроны

10.

1.
2.
Собственная – проводимость чистых
полупроводников не содержащих каких
либо примесей
Примесная – проводимость
полупроводников содержащих
примеси

11.

12.

Донорная – примесь легко отдающая
электроны
Акцепторная – примесь захватывающая
электроны и создающая дырки

13.

n – типа
полупроводник, содержащий донорную
примесь
2. р – типа
полупроводник, содержащий
акцепторную примесь
1.

14.

Si
Si
As
Si
свободный электрон
Si

15.

E
Si
Si
Si
Si
nэ>>nд
ОНЗ - электроны
Не ОНЗ - дырки

16.

Si
Si
In
Si
Si
дырка

17.

E
Si
Si
Si
Si
ОНЗ - дырки
nд>>nэ
Не ОНЗ - электроны

18.

19.

n
Зона
перехода
р
+
+
+
+
Диффузия прекращается после того, как электрическое
поле, возникающее в зоне перехода, начинает
препятствовать дальнейшему перемещению электронов
и дырок.

20.

n
Зона
перехода
р
+
+
+
+
+
Евнешн.
Ез
Ток через переход осуществляется основными
носителями заряда (прямой переход). Проводимость
велика, сопротивление мало.

21.

n
+
Зона
перехода
р
+
+
+
+
Евнешн
Ез
Ток через переход осуществляется неосновными
носителями заряда (обратный переход). Проводимость
мала, сопротивление большое.

22.

Прямой переход
(R – мало,
проводимость
большая)
Обратный переход
(R – большое,
проводимость мала)

23.

p-n переход по отношению к току
оказывается несимметричным: в
прямом направлении сопротивление
перехода значительно меньше, чем в
обратном.
Это свойство используют для
выпрямления переменного тока.

24.

Полупроводниковое электронное устройство для
производства и преобразования электрических
сигналов (колебаний).

25.

26.

Биполярный транзистор состоит
из трех областей: эмиттера, базы
и коллектора, на каждую из
которых подается напряжение. В
зависимости от типа
проводимости этих областей,
выделяют n-p-n и p-n-p
транзисторы. Обычно область
коллектора шире, чем эмиттера.

27.

Кратко принцип работы полупроводникового
транзистора можно изложить так: при подключении к
зажимам эмиттера и базы напряжения
одноименного заряда прибор переходит в открытое
состояние, при подключении к этим выводам
обратных зарядов транзистор закрывается.

28.

Основными областями применения
транзисторов являются радиоэлектроника,
цифровая электроника, военная
промышленность, тяжелая промышленность,
бытовая техника, электроэнергетика, связь и
т.д.