Кремний - как полупроводник

1.

Тема урока:
Кремний - как полупроводник

2.

Цель обучения:
• 9.2.1.17 объяснять полупроводниковые
свойства кремния;

3.

Цели урока:
• Объяснить полупроводники с точки зрения
кристаллической решетки
• Назвать типы полупроводников и объяснить их
различия

4.

Проводники
Полупроводники
Изоляторы
Полупроводники - это материалы, электрическая
проводимость которых находится между проводником
и изолятором.

5.

Полупроводники содержат 12 химических
элементов, находящиеся в середине таблицы
Менделеева.
Это: бор (B), углерод (C), кремний (Si), германий
(Ge), олово (Sn), фосфор (P), мышьяк (As),
сурьма (Sb), сера (S), селен ( Se).), телмур (Te),
йод (I).

6.

Чем объясняется
электропроводность кремния?
I. Кремний характеризуется макромолекулярной
структурой, в которой атом кремния является
четырехвалетным.
II. В макромолекуле кремния свободный электрон
покидает свою квантовую ячейку и высвобождает их.
То есть появляются «дыры».
III. Эти свободные электроны движутся в макромолекуле,
проводя электричество.
IV.Этот порядок кремния позволяет классифицировать его
как металлоид.
V. Степень окисления кремния +4. Это означает, что его
можно отнести к металлам, но кремний часто имеет
неметаллические свойства.

7.

Полупроводник
Собственный
(т.е. без примесей)
Электронный
Дырочный
Смешанный
Донорный
Акцепторный

8.

9.

10.

11.

12.

13.

При низких температурах чистые полупроводники не
проводят электричество, потому что они не содержат
пустых заряженных частиц. Кремний и германий имеют
4 электрона на внешней оболочке. В кристалле каждого
электрона каждый электрон образует ковалентную связь
с соседними атомами. Эти электроны участвуют в
тепловом движении, но остаются на месте.

14.

15.

Первым полупроводниковым материалом, использованным в
технике, был селен. В настоящее время наиболее часто
используемые материалы - это кремний, германий и селен. Эти
вещества относятся к элементарным полупроводникам, то есть
полупроводникам, которые принадлежат элементу периодической
таблицы Менделеева.

16.

17.

Наиболее широко используемые полупроводники - это Ge и Si
При каждой заданной температуре существует динамическое равновесие
между «электрон-дырой» (генерацией) образованием пары и их устранением
(рекомбинацией).

18.

Донорная примесь
- -
Si
- -
- -
Si
Si
- -
-
- -
- -
Si
-
As
Si
+
Si
- -
Si
-
-
Si
-
- -
Si
- -
Носители заряда:
Основныеэлектроны
- -
- -
Полупроводник
n-типа
-
Неосновные дырки

19.

Акцепторная примесь
- -
Si
- -
- -
Si
Si
- -
-
- -
- -
Si
-
Si
In
Si
- -
Si
-
- -
- -
Полупроводник
p-типа
Si
-
- -
Si
- -
-
Носители заряда:
Основные –
дырки
Неосновные электроны

20.

Собственная электропроводимость
Проводник n-типа «negativ»
(отрицательный) в
соответствии первой буквы от
латинского слово
Проводник p-типа «positiv»
(положительный) в
соответствии первой буквы от
латинского слово

21.

Если вместо атома полупроводника поместить во внешнюю электронную
оболочку еще один электрон, то этот электрон не участвует в межатомной
связи в кристалле и плохо связывается со своим собственным атомом. Этот
электрон высвобождается из своего атома с низкой энергией и становится
свободным электроном. Такие примеси называют донорными, то есть
электронодонорными примесями.

22.

Когда атом полупроводника заменяется смесью, в которой количество электронов на
внешней электронной оболочке меньше, чем электронов основного атома, возникает
нехватка электронов в связях, т.е. в этом случае появляются дырки. Электрон от соседнего
атома может войти в это пространство и свободно перемещаться по этим дыркам.
Движение по дыркам - это перенос электронов от одной связи к другой. Такие примеси
называются электроноакцепторными примесями.

23.

24.

Особенности полупроводников
Электропроводность
полупроводников
при обычных температурах ниже, чем у
металлов. При очень низких температурах
они
выглядят
как
диэлектрики.
Электропроводность
полупроводника
сильно
меняется
под
влиянием
температуры и света, т.е. чем выше
температура и ярче полупроводник, тем
выше его электропроводность.

25.

Вопросы
1. Как называется устройство, преобразующее свет в
электричество?
2. Как его другое название?
3. А как насчет эффективности солнечных батареек?
4. Как называется материал, у которого электрическая
проводимость находится между проводником и
изолятором?
5. Почему полупроводники - основа современной
электроники?

26.

Домашнее задание:
• Учебник 9 класс, 157 стр., 8-9 упр.