Электрический ток в полупроводниках презентация

Полупроводники
Какие вещества относятся к полупроводникам?
Чистые полупроводники. Собственная проводимость.
Полупроводники с примесями: донорная примесь.
Полупроводники с примесями: акцепторная примесь.
Зависимость сопротивления полупроводника от температуры.
Полупроводниковый диод.
Вольтамперная характеристика полупроводникового диода.
Полупроводниковые приборы.

1. Полупроводники.
У полупроводников с повышением температуры увеличивается проводимость, уменьшается электрическое сопротивление.

“Свободный”

2. Если энергия фотона Ꝺф больше, чем энергия связи Ꝺg, световой квант способен выбить связанный электрон с орбиты и превратить в свободный электрон.
При образовании свободного электрона у полупроводника появляется две возможности проводить ток:
Движение свободного электрона под действием внешнего электрического поля.
Направленное перемещение электронов с соседних орбит на место освободившейся пустой связи. (Этот механизм электропроводности удобнее описывать как движение фиктивной частицы, дырки, в направлении, противоположном движении электронов).

“Дырка”

Процесс перемещения положительного электрического заряда, называемого дыркой.
При помещении кристалла в электрическое поле возникает упорядоченное движение дырок - дырочный ток проводимости.

Определение полупроводника.
Полупроводниками назвали класс веществ, у которых с повышением температуры увеличивается проводимость, уменьшается электрическое сопротивление. Этим полупроводники принципиально отличаются от металлов.
В идеальном полупроводниковом кристалле электрический ток создается движением равного количества отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Проводимость в идеальных полупроводниках называется собственной проводимостью.

2. Какие вещества относятся к полупроводникам?

3А 4А 5А 6А
3
4
5
6
7

3.Чистые полупроводники.

Чистые полупроводники

4.Полупроводники с примесями: донорная примесь.

Собственная проводимость полупроводников явно недостаточна для технического применения полупроводников. Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси (легируют) , которые бывают донорные и акцепторные.
Например – мышьяк(As): 5е на внешней оболочке и 1е не занят в ковалентной связи. В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями зарядов, а «дырки» - неосновными Nе > Nдыр.
Электрический ток в полупроводниках
Донорная примесь(от negative – отрицательный) - примесь имеющая на внешней электронной оболочке больше электронов, чем у данного полупроводника (n-типа).
Полупроводники n-типа – полупроводники, имеющие донорные примеси, обладающие большим числом электронов( по сравнению с числом дырок).

5.Полупроводники с примесями: акцепторная примесь.

Акцепторные примеси
Акцепторные примеси – примеси, которые имеют на внешней электронной оболочке меньше электронов, чем у данного полупроводника (p-типа).
Полупроводник p-типа (от positiv – положительный) –полупроводник, у которого дырочная проводимость преобладает над электронной.
Например – индий(In): 3е на внешней оболочке и 1е не хватает. Основными носителями в полупроводнике p-типа являются «дырки», а неосновными – электроны. Nдыр. > Nе .

6.Зависимость сопротивления полупроводника от температуры.

7.Полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод
Полупроводниковый диод – это нелинейный электронный прибор с двумя выводами. В зависимости от внутренней структуры, типа, количества и уровня легирования внутренних элементов диода и вольт-амперной характеристики свойства полупроводниковых диодов бывают различными.

Обозначение

8. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода.

Вольт амперная характеристика полупроводникового диода

9.Полупроводниковые приборы

Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению (ρ=10-6 ÷ 1010 Ом•м) занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются:
кремний (Si),
карбид кремния (SiС),
соединения галлия и индия.

Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение.
Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.

Полупроводниковые диоды
Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n - перехода.
Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор.
Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод.
Т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду.
Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U).

Транзисторы
Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.
Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток - действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины.
Свое название транзистор получил от сокращения двух английских слов tran(sfer) (re)sistor - управляемый резистор. Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения.

Классификация транзисторов:
- по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные.
- по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой.
- по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные.
- по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные.
- по функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др.
- по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.

В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах:
1) Активный режим - используется для усиления электрических сигналов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменяется от нуля до максимального значения - говорят транзистор «приоткрывается» или «подзакрывается».
2) Режим насыщения - сопротивление транзистора стремится к нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле.
3) Режим отсечки - транзистор закрыт и обладает высоким сопротивлением, т.е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле.
Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульсных и коммутационных схемах.

Индикатор
Электрóнный индикáтор — это электронное показывающее устройство, предназначенное для визуального контроля за событиями, процессами и сигналами. Электронные индикаторы устанавливается в различное бытовое и промышленное оборудование для информирования человека об уровне или значении различных параметров, например, напряжения, тока, температуры, заряде батареи и т.д. Часто электронным индикатором ошибочно называют механический индикатор с электронной шкалой.