Электрический ток в полупроводниках

1. Электрический ток в полупроводниках

2. Полупроводники

Полупроводниками называют вещества, занимающие
в отношении электропроводности промежуточное
положение между хорошими проводниками и хорошими
изоляторами (диэлектриками).
Полупроводниками являются и химические элементы
(германий Ge, кремний Si, селен Se, теллур Te), и
соединения химических элементов ( PbS, CdS, и др.).
Природа носителей тока в различных полупроводниках
различна.

3. Собственная проводимость полупроводников

Проводимость, при которой возникает
одинаковое число носителей заряда,
называется собственной проводимостью
полупроводников.
Электронная
проводимость
Дырочная
проводимость

4. Электронная проводимость полупроводников.

Электронная проводимость осуществляется
направленным перемещением в межатомном пространстве
свободных электронов, покинувших валентную оболочку
атома в результате внешних воздействий.

5. Дырочная проводимость полупроводников.

Дырочная проводимость осуществляется при
направленном перемещении валентных электронов на
вакантные места в парно-электронных связях – дырки.
Валентный электрон нейтрального атома, находящегося в
непосредственной близости к положительному иону (дырке)
притягиваясь к дырке, перескакивает в неё. При этом на месте
нейтрального атома образуется положительный ион (дырка), а на
месте положительного иона (дырки) образуется нейтральный атом.

6. Электрическая проводимость полупроводников при наличии примесей

Примесями в полупроводнике считают атомы посторонних
химических элементов, не содержащиеся в основном полупроводнике.
Примесная проводимость - это проводимость полупроводников,
обусловленная внесением в их кристаллические решётки примесей.
Электронные полупроводники или полупроводники n –
типа.
Основными носителями заряда являются электроны, а не
основными – дырки. Полупроводники n – типа – это
полупроводники с донорными примесями.

7. Донорные примеси.

Донорными называют примеси, легко отдающие электроны, и,
следовательно, увеличивающие число свободных электронов.
Донорные примеси поставляют электроны проводимости без
возникновения такого же числа дырок.
Типичным примером донорной
примеси в четырёхвалентном
германии Ge являются
пятивалентные атомы мышьяка
As.

8. Акцепторные примеси.

Дырочные полупроводники или полупроводники p – типа.
Основными носителями заряда являются дырки, а не
основными – электроны. Полупроводники р – типа – это
полупроводники с акцепторными примесями.
Акцепторными называют примеси в
которых для образования нормальных
парноэлектронных связей недостаёт
электронов.
Примером акцепторной примеси в германии
Ge являются трёхвалентные атомы галлия Ga

9. Электрический ток через контакт полупроводников р-типа и n-типа

p-n переход – это контактный слой двух
примесных полупроводников p-типа и n-типа.
p-n переход является границей,
разделяющей области с дырочной (p)
проводимостью и электронной (n)
проводимостью в одном и том же
монокристалле.
Электронно–дырочный переход обладает
односторонней проводимостью.

10. Зависимость сопротивление полупроводников от температуры и освещенности

При повышении температуры число валентных электронов,
имеющих энергию, достаточную для того, чтобы оставить вон
атомы и стать свободными электронами, быстро увеличивается.
Увеличивается соответственно и число дырок. Вследствие
увеличения свободных зарядов удельное сопротивление
полупроводника
при
повышении
температуры
уменьшается.

11. Полупроводниковые приборы

Терморезисторы
(термисторы).
Сильную
зависимость
сопротивления полупроводников от температуры используют для
создания
датчиков
температуры,
которые
называют
терморезисторами или, сокращенно, термисторами. Термисторы
используют
для
создания
сигнализации
(например,
противопожарной),
дистанционного
наблюдения
за
технологическими процессами.

12. Полупроводниковые приборы

Фоторезисторы. Зависимость сопротивления полупроводников от
освещенности используют для создания фоторезисторов. Фоторезисторы
применяют, например, в турникетах метро и в устройствах, которые
защищают от травм на производстве.

13. Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод —
полупроводниковый прибор с одним
электрическим переходом и двумя
выводами (электродами). В отличие от
других типов диодов, принцип действия
полупроводникового диода
основывается на явлении p-n-перехода.
Диодом называют электронный
прибор с резко выраженной
односторонней проводимость
электрического тока: он хорошо
пропускает через себя ток в одном
направлении и очень плохо — в
другом. Это основное свойство диода
будет, в частности, использоваться для
преобразования переменного тока
электроосветительной сети в ток
постоянный, необходимый для питания
устройств электронной автоматики.

14. Транзистор

Транзистор состоит из трех слоев полупроводников: по краям находятся
полупроводники одного типа, а между ними – очень тонкая прослойка
полупроводника другого типа. Две крайние области транзистора называют
эмиттером и коллектором, а среднюю область – базой.

15. Транзистор

Транзистор можно использовать для усиления электрических
сигналов: изменяя напряжение между базой и эмиттером на сотые доли
вольта, можно изменять напряжение между эмиттером и коллектором на
десятки вольт. Это позволяет, например, преобразовывать чрезвычайно
слабые сигналы в антеннах радиоприемников и мобильных телефонов в
электрический ток, питающий динамики или наушники.