Вопрос 9!

Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Полупроводники – вещества, электропроводность которых занимает промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Атомы в кристаллической решётке полупроводника связаны друг с другом с помощью парноэлектронных связей, путём обмена внешними электронами.

При нагревании или освещении кинетическая энергия электрона увеличивается и связи разрываются. Появляются свободные электроны, а в том месте, где был электрон, возникает избыточный положительный заряд – дырка.

Под действием электрического поля электроны движутся против направления внешнего поля, а дырки по направлению электрического поля.

Проводимость чистых проводников называют собственной проводимостью. Ток в полупроводниках складывается из электронного и дырочного токов. I = Iэ + I д. I = Uэ + Uд.

В чистых полупроводниках электронный ток равен дырочному току. Iэ = Iд.

Проводимость полупроводников зависит от температуры или освещенность и наличие примесей. Если температура увеличивается, то сопротивление уменьшается.

Примесная проводимость – проводимость, обусловленная наличием в кристаллической решётки примесей. Примеси изменяют число носителей заряда и наряду с собственной проводимостью полупроводник обладает и примесной проводимостью.

Вопрос 10!

р-n-переход. Полупроводниковый диод.

Виды примесей:

1. Донорные – увеличивающие число свободных электронов. Их получают при добавлении элемента с большей валентностью. (Например, к 4-х валентному – 5-ти валентный). Полупроводники с донорными примесями относят к n – типу, в которых основные заряды электроны, неосновные – дырки.

2. Акцепторные – примеси, увеличивающие число дырок. Получают при добавлении элемента с меньшей валентностью. Полупроводники с акцепторными примесями относят к p- типу, в которых основные заряды – дырки, неосновные – электроны.

P-n-переход – контактный слой полупроводников p и n тира, пропускающий ток в одном направлении.

При контакте полупроводников начинается встречная диффузия электронов и дырок, приводящая к возникновению запирающего слоя, электрическое поле которого прекращает дальнейшую диффузию зарядов, т. е. p-n-переход имеет повышенное сопротивление.

Если p-тип подключить к плюсу источника, а n-тип – к минусу (прямое включение), то через контакт полупроводников проходит электрический ток, который создаётся основными зарядами. При обратном включении запирающий слой блокирует движение основных носителей зарядов, но через этот слой проходит небольшой ток, который создаётся основными зарядами.

Свойства p-n-перехода положено в основу действия полупроводниковых диодов, которые используются для выпрямления переменного тока. Используются в солнечных батареях (для превращения солнечной энергии в тепловую или электрическую энергию). Полупроводниковые диоды изготовляют из германия, кремния, селена и других веществ.

В p-n-переходе носители заряда образуются при велении в кристалл акцепторной или донорной примеси. Таким образом, здесь отпадает необходимость использования источника энергии для получения свободных носителей заряда. В сложных схемах экономия энергии, полученная за счет этого, оказывается весьма значительной. Кроме того, полупроводниковые выпрямители при тех же значениях выпрямленного тока более миниатюрны, чем электронные лампы.