Московский государственный технический
УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»
Кафедра физики
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.10
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Москва 2005 г.
Лабораторная работа № 2.10
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Цель работы:Исследование схем одно- и двухполупериодного выпрямления переменного тока.
ВВЕДЕНИЕ
Все вещества можно разделить по электропроводности на три группы: диэлектрики, полупроводники и проводники. Типичными полупроводниками являются элементы IV группы таблицы Менделеева. В настоящее время в технике наибольшее распространение получили полупроводники на основе кремния и германия. У полупроводников различают собственную и примесную проводимость.
Собственная проводимость
Полупроводник,
который не имеет посторонних примесей,
обладает собственной проводимостью.
Кристаллическая решетка, как кремния,
так и германия имеет объемную структуру,
но ради наглядности ее можно изобразить
плоской, как это сделано на рис.1.
Большими кружками на рисунке показаны ионы кремния (германия). Положительный заряд иона в кристалле уравновешивается отрицательным заря-дом четырех электронов, находящихся на внешней оболочке. Внешние электроны показаны маленькими кружками. Вместе с электронами соседних атомов они образуют ковалентные связи, показанные линиями на кристаллической решетке. Соседние атомы, обмениваясь электро-нами, вступают во взаимодействие, т.е. становятся связанными. Такая связь и называется ковалентной. При этом два электрона соседних атомов одновременно принадлежат сразу двум атомам, т.е. являются общими.
При температуре абсолютного нуля все электроны внешних оболочек участвуют в ковалентных связях, и полупроводники являются изоляторами, так как не имеют свободных электронов, создающих проводимость при температуре, отличной от абсолютного нуля, вследствие теплового колебания атомов решетки некоторые электроны получают энергию, достаточную для того, чтобы оторваться от своего атома. При этом образуется два свободных носителя заряда электрон проводимости и «дырка». Дыркой называют разорванную связь между атомами.
2
Так как отрицательный электрон покидает электрически нейтральный атом, то при этом у атомного остатка образуется избыток положительного электричества, которым и обладает дырка. Таким образом, за счет тепловых колебаний решетки генерируется электронно дырочная пара. Свободный электрон может занимать любое положение внутри решетки, а блуждающая по кристаллу разорванная связь (дырка) перемещается от одного атома к другому за счет того, чторазорванная связь замещается электроном одного из соседних атомов, при этом у соседнего атома образуется новая разорванная связь и так далее. Ясно, что свободный электрон и дырка существуют и движутся независимо, то есть собственная проводимость является проводимостью электронно дырочного типа.