Контрольные вопросы

1. Что характеризуют вектора магнитной индукции и напряженности

магнитного поля и какова зависимость между ними?

2. Применить правило буравчика для определения направления магнитных полей прямого и кругового тока.

3. Сформулировать и записать закон Био-Савара-Лапласа.

4. Вывести напряженность магнитного поля прямого тока конечных размеров.

5. Вывести напряженность магнитного поля на оси и в центре кругового

тока.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 31

Исследование свойств полупроводникового выпрямителя

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться с принципом рабо­ты полупроводникового диода и получить его вольтамперную характеристику.

П р и б о р ы: Установка для изучения р–п перехода, ФПК - 06.

Т е о р и я м е т о д а

По своим электрическим свойствам твердые тела разделяются на проводники, полупроводники и диэлектрики. Хоро­шая проводимость проводников обусловлена высокой концентрацией свободных электронов. В полупроводниках количество свободных электронов при обычных условиях ничтожно мало, но при внешних воздействиях значительно увеличивается. Проводимость полупроводников объясняется зонной теорией. Каждый электрон в атоме располагается на определенном энергетическом уровне и может иметь только определенное значение энергии. При образовании кристалла из отдельных атомов энергетические уровни электронов сближаются, обра­зуя энергетическую зону. Зоны дозволенных значений энергии отделяются друг от друга зонами запрещенных значений энергии (рис. I)

Для полупроводников ширина запрещенных зон лежит в пределах 0,1-1,3 эВ. Первая зона целиком за­полнена электронами. Вторая зона тоже заполнена, но более слабо связанными электрона­ми, следующая зона может быть свободна от электронов. Она называется зоной проводимости. Под влиянием внешнего поля электрон может перейти на более высокий энергетический уровень, т.е. в зону проводимости. Свобод­ное место, оставшееся после ухода электрона, играет роль положи-

тельного заряда и называется "дыркой". Эта дырка заполняется очередным электроном, в результате появляется оче­редная дырка. Происходит встречное движение электронов и дырок, образующих собственную проводимость полупроводников. Полу­проводниками являются кремний (Si], германий (Ge), мышьяк (As), селен (Se), теллур (Te) и др.

Кроме полупроводников с собственной проводимостью, сущест­вуют примесные полупроводники. Наличие примесей меняет свойст­ва полупроводников. Примесь, имеющая валентность на единицу бо­льше, чем основной кристалл, отдает электроны. Они называются электронами-донорами. Если валентность примеси на единицу ме­ньше валентности основного кристалла, то примеси присоединяют к себе электроны основного кристалла. Они называются акцепто­рами. Примеси вносят в запрещенную зону донорные и акцепторные уровни, в результате ширина запрещенной зоны уменьшается. Соответственно эти полупроводники называются донорными

(n-типа) и акцепторными (р-типа) (рис.2).

рис .2 рис.3

Контакт между полупроводниками (n-p) типа создает одностороннюю проводимость. Такие полупроводники используются в качестве выпрямителей. В месте контакта двух полупроводников за счет диффузии электронов образуется внутренняя разность потенци­алов, препятствующая дальнейшему движению электронов (рис.3).

Если к полупроводнику n - типа подать положительный потенциал, а к полупроводнику р-типа отрицательный потенциал, то свободные носители зарядов из объемов полупроводников будут уходить от контактного слоя. Приконтактный слой объединяется носителями зарядов и его сопротивление возрастает, а ток практически стремится к нулю. При изменении полярности приконтактный слой заполняется зарядами, а ток возрастает, т.е. контакт на границе двух полупроводников n-p -типа обладает выпрямляющим действием. Вольтамперная характеристика (Зависимость силы тока от напряжения), полупроводникового диода показана на рис.4. По оси Х откладываем напряжение, по оси У силу тока.

I

Рис.4.