Презентация на тему Проводимость полупроводников

2006 год
Электрический ток в различных средах

Электрический ток в полупроводниках

– n переход и его свойства
Полупроводниковый диод и его

различные электрические свойства, однако по электрической проводимости их можно

Электрические
свойства веществ

Проводники

Полупроводники

Диэлектрики

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

веществ обусловлена наличием в них свободных заряженных частиц
Например, в

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Вспомните и объясните характер проводимости металлов и его зависимость от температуры

на основе кремния Si
Si
Si
Si
Si
Si




-
-
-
-
-
-
-
-
Кремний – 4 валентный химический

При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток

полупроводнике при увеличении температуры
Si
Si
Si
Si
Si



-
-
-
-
-
-

+
свободный электрон
дырка
+
+
При увеличении температуры энергия

Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток

-

-

ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов

При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается

R (Ом)

t (0C)

R0

металл

полупроводник

Объясните графики зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры

применения полупроводников
Поэтому для увеличение проводимости в чистые

Донорные примеси

Si

Si

As

Si

Si

-

-

-

-

-

-

-

При легировании 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным
Таким образом изменяя концентрацию мышьяка, можно в широких пределах изменять проводимость кремния

Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной

Примесная проводимость полупроводников

-

-

кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с

Si

Si

In

Si

Si

-

-

-

-

-

+

Изменяя концентрацию индия, можно в широких пределах изменять проводимость кремния, создавая полупроводник с заданными электрическими свойствами

Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной

-

-

типа полупроводников, имеющих большое практическое применение:
р - типа
n -

Основные носители заряда - дырки

Основные носители заряда - электроны

+

-

Помимо основных носителей в полупроводнике существует очень малое число неосновных носителей заряда ( в полупроводнике p – типа это электроны, а в полупроводнике n – типа это дырки), количество которых растет при увеличении температуры

Объясните, как изменяется количество неосновных носителей заряда в примесном полупроводнике при увеличении температуры

Рассмотрим электрический контакт двух полупроводников p и n

+

_

1. Прямое включение

+

+

+

+

-

-

-

-

Ток через p – n переход осуществляется основными носителями заряда (дырки двигаются вправо, электроны – влево)

Сопротивление перехода мало, ток велик.

Такое включение называется прямым, в прямом направлении p – n переход хорошо проводит электрический ток

р

n

+
_
2. Обратное включение
+
+
+
+
-
-
-
-
Основные носители заряда не проходят через

Сопротивление перехода велико, ток практически отсутствует

Такое включение называется обратным, в обратном направлении p – n переход практически не проводит электрический ток

р

n

Запирающий слой

Итак, основное свойство p – n перехода заключается

Вольт – амперная характеристика p – n перехода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Объясните на основе строения полупроводников и свойствах p – n перехода график зависимости силы тока от напряжения (ВАХ) перехода

диод – это p – n переход, заключенный в

Обозначение полупроводникового диода на схемах

Вольт – амперная характеристика полупроводникового диода (ВАХ)

I (A)

U (В)

Основное свойство диода – его односторонняя электрическая проводимость

полупроводниковых диодов
Выпрямление переменного тока
Детектирование электрических сигналов
Стабилизация

Передача и прием сигналов

Прочие применения

применение
Схема однополупериодного выпрямителя



Каковы недостатки выпрямителя на

выпрямителя (мостовая)
вход
выход


В чем преимущества двухполупериодного выпрямителя
+
-
~

р – типа
Объясните характер проводимости полупроводников n – типа
На

Вопросы для повторения

приборах (транзисторы, тиристоры, термисторы, стабилитроны, фото и светодиоды …),