Удельное сопротивление твердых тел

Содержание

Слайд 2

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ сильная зависимость электропроводности от внешних факторов: - концентрация примесей;

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

сильная зависимость электропроводности от внешних факторов:
- концентрация примесей; - температура; -

освещенность; - ионизирующее излучение.
Слайд 3

Изолированный атом обладает дискретным энергетическим спектром. В твердом теле при образовании

Изолированный атом обладает дискретным энергетическим спектром.
В твердом теле при образовании кристаллической

решетки происходит расщепление одиночных энергетических уровней отдельных атомов, и образуются так называемые энергетические зоны.

ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Слайд 4

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ

Слайд 5

Энергетические диаграммы Ширина запрещенной зоны для большинства п/проводников от 0,1 -

Энергетические диаграммы
Ширина запрещенной зоны для большинства п/проводников от 0,1 - 3

эВ, больше 3 эВ для диэлектриков.
Слайд 6

МАТЕРИАЛЫ Германий (Ge) Кремний (Si) Селен (Se) Теллур (Te) Арсенид галлия

МАТЕРИАЛЫ

Германий (Ge)
Кремний (Si)
Селен (Se)
Теллур (Te)
Арсенид галлия (GaAs)
Арсенид индия (InAs)
Фосфид галлия (GaP)
Корбит

кремния (SiC)
и т.д.
Слайд 7

СОБСТВЕННЫЕ П/П полупроводник без примеси. При Т = 0 валентная зона

СОБСТВЕННЫЕ П/П

полупроводник без примеси.
При Т = 0 валентная зона является полностью

заполненной, зона проводимости пустая, и проводимость материала отсутствует.
Если Т ≠ 0, то часть электронов будет обладать энергией, достаточной для перехода из ВЗ в ЗП.
Уход электрона из ВЗ приводит к образованию там незаполненного энергетического уровня, который называется дыркой.
Слайд 8

Если Т ≠ 0

Если Т ≠ 0

Слайд 9

Процесс образования пар "электрон–дырка" называется генерацией свободных носителей заряда. Их количество

Процесс образования пар "электрон–дырка" называется генерацией свободных носителей заряда.
Их количество тем

выше, чем выше Т и меньше ширина ЗЗ.
Слайд 10

При рекомбинации электрон и дырка исчезают, и восстанавливается химическая связь.

При рекомбинации электрон и дырка исчезают, и восстанавливается химическая связь.

Слайд 11

 

Слайд 12

Слайд 13

ПРИМЕСНЫЕ П/П Легирование – процесс введения примесных атомов для увеличения электропроводности

ПРИМЕСНЫЕ П/П

Легирование – процесс введения примесных атомов для увеличения электропроводности
В зависимости

от типа примеси создаются полупроводники n- либо p-типа.
Слайд 14

Слайд 15

Кристаллическая решетка кремния с примесью пятивалентного элемента - донор (Фосфор, Сурьма,

Кристаллическая решетка кремния с примесью пятивалентного элемента - донор (Фосфор, Сурьма,

Мышьяк). Полупроводники с донорной примесью называются электронными п/п или п/п n-типа.

Основные носители заряда – электроны
Nd >> ni, pi

Слайд 16

Кристаллическая решетка германия (IV) с примесью мышьяка (V) 5-й электрон мышьяка

Кристаллическая решетка германия (IV) с примесью мышьяка (V) 5-й электрон мышьяка оказывается

свободным, что приводит к увеличению числа электронов проводимости
Слайд 17

Кристаллическая решетка кремния с примесью трехвалентного элемента - акцептор (бор, галлий,

Кристаллическая решетка кремния с примесью трехвалентного элемента - акцептор (бор, галлий,

индий). Полупроводники с акцепторной примесью называются дырочными п/п или п/п p-типа.

Основные носители заряда – дырки
NА >> ni, pi

Слайд 18

Слайд 19

P-N переход За счет теплового движения носителей заряда в каждом п/п

P-N переход

За счет теплового движения носителей заряда в каждом п/п происходит

их диффузия из одного п/п в другой. Носители перемещаются туда, где их концентрация меньше, т.е. из п/п n-типа в п/п  p-типа диффундируют электроны, а в обратном направлении – дырки. Возникает контактная разность потенциалов и ЭП Ек
Одновременно с диффузией основных носителей через границу происходит и их обратное перемещение под действием электрического поля контактной разности потенциалов. Такое перемещение неосновных носителей называется дрейфом (под действием Ек).
Слайд 20

P-N переход

P-N переход

Слайд 21

P-N переход Прямое включение I > 0 Обратное включение I = 0

P-N переход

Прямое включение
I > 0

Обратное включение
I = 0

Слайд 22

Подключение к батарее

Подключение к батарее

Слайд 23

ВАХ p-n-перехода а, б – пробой p-n перехода

ВАХ p-n-перехода

а, б – пробой p-n перехода

Слайд 24

Пробой p-n перехода – это резкое возрастание обратного тока перехода при

Пробой p-n перехода – это резкое возрастание обратного тока перехода при

достижении обратным напряжением определенного критического значения

Различают два вида пробоя:
электрический – сохраняет свои свойтсва после пробоя при уменьшении обратного напряжения;
тепловой (необратимый) – возникает вследствие разогрева перехода проходящим через него током при недостаточном теплоотводе.

Слайд 25

Полупроводниковые приборы

Полупроводниковые приборы

Слайд 26

Полупроводниковые диоды: 1. Выпрямительные диоды

Полупроводниковые диоды: 1. Выпрямительные диоды

Слайд 27

Слайд 28

2. Стабилитроны Работают на электрическом пробое перехода

2. Стабилитроны

Работают на электрическом пробое перехода

Слайд 29

3. Варикап vari(able) — «переменный» + cap(acitance) — « ёмкость» в

3. Варикап

vari(able) — «переменный» + cap(acitance) — « ёмкость»

в качестве элементов

с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура;
в системах автоматической подстройки частоты различных радиоприёмных устройств
Слайд 30

3. Светодиоды В уличном, промышленном, бытовом освещении В качестве индикаторов. Массив

3. Светодиоды

В уличном, промышленном, бытовом освещении
В качестве индикаторов. Массив светодиодов используется

в больших уличных экранах, в бегущих строках, информационных табло.
Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях, прожекторах, светофорах, лампах тормозного освещения в автомобилях.
В подсветке ЖК-экранов 
В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и др.
В светодиодных дорожных знаках.
Слайд 31

4. Фотодиоды Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на

4. Фотодиоды

Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический

заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Режим фотогенератора - без подключения источника электричества:
фотодиоды используются вместо источника питания, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Такие фотогенераторы называются солнечными элементами. Они являются основными частями солнечных батарей, применяемых в различных устройствах, в том числе и на космических кораблях.
Режим фотопреобразователя – с подключением внешнего источника питания.