1. ПН проводники

1. Полупроводники.

2.

Мы знаем, что все вещества делятся на
проводники и диэлектрики.
Но в природе много таких веществ, которые
при одних внешних условиях являются
изоляторами, а при других внешних условиях —
проводниками.
Полупроводники - это вещества, удельное
сопротивление которых убывает с повышением
температуры, наличием примесей, изменением
освещенности.

3. Полупроводники

Полупроводники –
элементы IV группы
таблицы Менделеева
Наиболее часто
используются
Ge(Германий),Si
(Кремний)
При нагревании
полупроводников их
электрическое
сопротивление падает, а
не возрастает, как у
металлов
R
Проводники
T
R
Полупроводники
T

4. Строение полупроводников

При небольшой
температуре все атомы
полупроводника жестко
связаны ковалентной
парноэлектронной
связью. Свободные
носители заряда
отсутствуют, и
сопротивление
полупроводника
бесконечно велико
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si

5. Строение полупроводников

При нагревании часть
связей разрывается и
некоторые электроны
становятся
Свободные
свободными. На том электроны
месте, где были
электроны, появляются
положительные заряды Дырки
– дырки
При увеличении
температуры от 300 К до
700 К их число возрастает в
107 раз.
Si
Si
Si
Si
Si
+
+
Si
Si
Si
+
Si

6.

Собственная проводимость –
способность пары носителей заряда
перемещаться под действием поля
Электронная
Дырочная
Электроны (-)
Дырки (+)
Образование электронно-дырочных пар называют
генерацией носителей зарядов.
Обратный процесс – воссоединение электронной связи
между атомами называется рекомбинацией.

7. Строение полупроводников

Под действием электрического
поля электроны начинают
двигаться в одну сторону, а
дырки – в противоположную, и
через полупроводник течет ток.
Поэтому ток I в
полупроводнике складывается+
из электронного In и
дырочного Ip токов:
I = In + Ip
Вывод: в полупроводниках
имеются носители зарядов двух
типов: электроны (n) и дырки (p).
Si
Si
Si
Si
Si
+
+
Si
Si
Si
+
Si
-

8.

При собственной проводимости образуется
равное количество свободных электронов и дырок:
n n = np
Электронно-дырочный механизм проводимости
проявляется только у чистых (т. е. без примесей)
полупроводников.
Для увеличения проводимости используют примеси.
Необходимым условием резкого увеличения удельного
сопротивления полупроводника при введении примесей
является отличие валентности атомов примеси от
валентности основных атомов кристалла.

9. Примесная проводимость

примесь
донорная
Валентность примеси
превышает
валентность
основного кристалла
акцепторная
Валентность примеси
меньше
валентности
основного кристалла

10. Строение полупроводников

Для обогащения
полупроводника свободными
электронами используют
донорные примеси –
пятивалентный мышьяк As.
Полупроводники с
избыточными электронами
называются полупроводниками
n-типа
Носители заряда:
основные - электроны
неосновные –дырки
nn > np
Si
Si
Si
Si
As
Si
Si
Si
Si

11. Строение полупроводников

Для обогащения
полупроводника свободными
дырками используют
акцепторные примеси –
трехвалентный индий In.
Полупроводники с
избыточными дырками
называются полупроводниками
P-типа
Носители заряда:
основные - дырки
неосновные – электроны
nn < np
Si
Si
Si
In
Si
Si
Si
+
Si
Si

12. Примесная проводимость

Si
Si
Si
Si
Si
Si
As
Si
Si
In
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
Si
Si
«Лишние электроны в полупроводниках n-типа и «лишние»
дырки в полупроводниках р-типа обеспечивают
ПРИМЕСНУЮ ПРОВОДИМОСТЬ