Электрический ток в полупроводниках. Тема 26

1.

Тема 26
Электрический ток в
полупроводниках

2. Полупроводники – это материалы, сопротивление которых резко уменьшается: - с увеличением температуры, - при добавлении примесей

,
- под воздействием различных видов
излучений
К полупроводникам
относятся:
кремний, йод,
германий, селен,
индий, сурьма,
мышьяк и др.

3.

4. Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решётку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными

связями. При низких температурах ковалентная
связь сильная. Электроны не могут покинуть
ковалентную связь. Нет свободных электронов,
поэтому они не проводят электрический ток при
низких температурах.
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4

5.

При увеличении температуры энергия
электронов увеличивается и они покидают
ковалентную связь. Электроны становятся
свободными. На месте электронов образуются
дырки, которые имеют положительный заряд.
+4
+4
+4
+4
+
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4

6. При подключении полупроводника к источнику тока электроны идут к положительному полюсу, дырки – к отрицательному полюсу. В

полупроводниках носителями заряда тока
являются электроны и дырки (электроннодырочная проводимость).
Собственная
проводимость – это
проводимость
полупроводников без
примесей (количество
электронов и количество
дырок одинаково)

7.

Полупроводники n- типа
-
Si
Si
-
-
As
-
-
-
Si
Si
ПРИМЕСИ, УВЕЛИЧИВАЮЩИЕ
ЧИСЛО ЭЛЕКТРОНОВ
НАЗЫВАЮТСЯ ДОНОРНЫМИ
(избыток электронов).
ПОЛУПРОВОДНИКИ С ДОНОРНОЙ
-
ПРИМЕСЬЮ НАЗЫВАЮТСЯ
ТИПА
Si
As
Si
n-
Основные носители заряда Si электроны, неосновные –
дырки (электронная
проводимость).
Si

8. Донорная примесь

Для получения полупроводника с
донорной примесью (n-типа) в основной
полупроводник добавляют
полупроводник с большей
валентностью.
В 4-хвалентный добавляют 5-ивалентный
элемент

9.

Полупроводники
p- типа.
-
Si
-
Si
ПРИМЕСИ, УВЕЛИЧИВАЮЩИЕ
ЧИСЛО ДЫРОК НАЗЫВАЮТСЯ
АКЦЕПТОРНЫМИ (избыток дырок).
-
In
-
+
-
Si
Si
ПОЛУПРОВОДНИКИ С
АКЦЕПТОРНОЙ ПРИМЕСЬЮ
-
НАЗЫВАЮТСЯ р-ТИПА
Si
In
Si
+
Основные носители заряда Si
дырки, неосновные –
электроны (дырочная
проводимость)
Si

10. Акцепторная примесь

Для получения полупроводника с
акцепторной примесью (р- типа) в
основной полупроводник добавляют
полупроводник с меньшей
валентностью.
В 4-хвалентный добавляют 3-хвалентный
элемент

11. Проводимость полупроводников

Собственная
Примесная проводимость
проводимость –
это проводимость
чистых
ЭлектроннаяДырочнаяполупроводников, в п/проводниках п/проводниках
осуществляется за
счет электронов и n-типа с донор- р- типа с акцепной примесью
торной примесью
дырок в равном
количестве
(электроннодырочная
проводимость)

12. Электронно-дырочный переход (р-n – переход)

13.

Прямое включение
p-n перехода:
n- типа подключен к
отрицательному полюсу,
р-типа- к положительному
полюсу

14. Прямой переход

15.

Обратное включение p-n перехода:
n- типа подключен
к положительному полюсу,
р-типа- к отрицательному
полюсу

16. Обратный переход

17. Свойство р-n-перехода:

р-n-переход пропускает
электрический ток только в одном
направлении (только при прямом
переходе)
На этом свойстве основаны
полупроводниковые приборы:
полупроводниковый диод и
транзистор

18.

19. Полупроводниковый диод

• применяется для
выпрямления
переменного тока

20. Транзистор – полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и с тремя выводами

21.

Транзистор
применяется для
усиления и
преобразования
электрических сигналов
• 1. В усилительных схемах
• 2. В генераторах
электрических сигналов
• 3. В электронных ключах
(для усиления цифровых
сигналов)

22. Ток, поданный на базу, открывает транзистор и обеспечивает протекание тока в цепи коллектор-эмиттер. С помощью малого тока,

Ток, поданный на базу, открывает транзистор и
обеспечивает протекание тока в цепи коллекторэмиттер. С помощью малого тока, поданного на
базу, можно управлять током большой мощности,
идущим от коллектора к эмиттеру

23.

24. Полупроводниковые приборы

Преимущества
Недостатки
1.Компактность
(маленькие размеры)
1.Чувствительны к
радиации
2.Высокая прочность
2.Чувствительны к
электрическим
перегрузкам
3.Высокий КПД
4.Большой срок службы
5.Дешевизна
3.Работают в
ограниченном интервале
температур (не ниже -700С
и не выше 1250С.