Билет №4 Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Вакуумный диод. Вакуумный триод.

Полный вакуум является идеальным изолятором. Для того чтобы через пространство, в котором создан высокий вакуум, пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство свободные электроны. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, помещая в вакуум металлическую проволоку, которую можно включать в электрическую цепь.

Термоэлектронной эмиссией называют процесс, когда нагретые тела испускают электроны. Чтобы вылететь из тела, электронам необходимо преодолеть силы притяжения к положительным ионам, соответственно, электроны должны обладать достаточной для этого кинетической энергией. Чтобы вылететь за пределы тела, электрон должен совершить работу. Работа, достаточная для выхода электрона, называется работой выхода (Ав). Пусть при нагревании тела электрону сообщена энергия E. Если эта энергия превышает работу выхода, то электрон вылетит из тела.

Простейшую электронную лампу с двумя электродами называют двухэлектродной лампой или диодом. Одним ее электродом является вольфрамовая проволочка, концы которой выведены из лампы. Это позволяет накаливать проволочку током от батареи накала. Внутри лампы создается высокий вакуум.

Одним из очень важных положительных качеств электронных ламп является практическая безынерционность их работы. Объясняется это тем, что электроны являются самыми легкими подвижными носителями тока и даже при очень быстрых изменениях напряжения на электродах ток в лампе столь же быстро успевает изменяться.

В электронной лампе удобно управлять током с помощью дополнительного электрода, который помещают между катодом и анодом и называют сеткой. Сетку располагают близко к катоду, и поэтому даже при небольшом напряжении, подаваемом между сеткой и катодом, в зазоре между ними создается сильное электрическое поле, оказывающее сильное влияние на анодный ток лампы. Электронную лампу с сеткой называют трехэлектродной лампой или триодом.

Билет №5 Собственная и примесная проводимости полупроводников. Зависимость проводимости полупроводников от внешних условий.

Полупроводники́ — материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры. Обычно к полупроводникам относятся кристаллы, в которых для освобождения электрона требуется энергия не более 1,5—2 эВ. Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния, в которых атомы объединены ковалентной связью.

В идеальном кристалле ток создается равным количеством электронов и «дырок». Такой тип проводимости называют собственной проводимостью полупроводников. Например, нагревание до сравнительно невысоких температур приводит к разрыву ковалентных связей, появлению свободных электронов и возникновению собственной электронной проводимости или проводимости N - типа. При повышении температуры (или освещенности) собственная проводимость проводников увеличивается. На проводимость полупроводников большое влияние оказывают примеси.

Примесной проводимостью полупроводников называется их электропроводность , обусловленная внесением в их кристаллические решетки примеси или примесных центров. Примесными центрами могут являться - атомы и ионы посторонних химических элементов, внедренных в решетку полупроводника. - избыточные атомы или ионы элементов полупроводников, - различного рода дефекты кристаллической решетки. Примеси вносят изменения в электропроводность полупроводников. При изменении концентрации примесей изменяется число носителей электрического тока

- электронов и дырок. Примеси могут служить дополнительным источником образования электронов и дырок. Это их свойство может в основе широкого применения полупроводников в науке и технике. Примеси бывают двух типов: донорные и акцепторные.

Донорная примесь — это примесь с большей валентностью. При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются липшие электроны. Проводимость станет электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа. Например, для кремния с валентностью n — 4 донорной примесью является мышьяк с валентностью n = 5. Каждый атом примеси мышьяка приведет к образованию одного электрона проводимости.

Акцепторная примесь — это примесь с меньшей валентностью. При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Проводимость будет «дырочной», а полупроводник называют полупроводником р-типа. Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью п = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки».