1. Dependența rezistenței semiconductorilor asupra temperaturii
În ultima lecție am discutat despre caracteristicile fluxului de curent prin conductorii metalici. Acum ia în considerare materiale cum ar fi semiconductori.
Determinarea .Poluprovodniki - substanță, care ocupă o poziție intermediară între conductoarele și dielectricilor.
Una dintre diferențele cheie dintre conductorii de semiconductori este dependența lor de rezistență la temperatură. După cum ne amintim din lecția anterioară, odată cu creșterea temperaturii rezistenței metalelor crește. Rezistența semiconductoare dimpotrivă scade odată cu creșterea temperaturii.
Fig. 1. Dependența de temperatură a rezistenței conductoarelor și semiconductori
După cum se vede din graficele de rezistență la temperaturi scăzute tinde la infinit semiconductori și cauzează atât dielectricilor
2. conductivitate tip semiconductor
Semiconductori din tabelul periodic chimic ocupă o poziție de mijloc (vezi. Fig. 2). Considerăm structura pe semiconductori un exemplu de siliciu.
Fig. 2. Poziția principalelor semiconductori din Tabelul Periodic
3. Caseta 1. Impurități conductivitate
Adăugarea cristalelor semiconductoare diferite impurități pot crește în mod semnificativ conductivitatea semiconductorilor. Există două tipuri de impurități: donor și acceptor. Să le examinăm în detaliu
Dacă structura cristalină a atomilor de siliciu pentru a adăuga o anumită cantitate de arsenic pentavalent, Associated va doar patru din cinci electronii de valență, a cincea rămâne liber. Astfel, prin conductivitatea intrinsecă a siliciului este adăugat la factorul prezența unor cantități în exces de electroni liberi (conductivitate extrinsecă). Un astfel de semiconductor se numește un semiconductor n-tip (din limba engleză «negativ»)
Fig. 3. Schema de impuritate donor; Tip n conductivitate
În cazul în care cristalul de siliciu pentru a adăuga impurități trivalent indiu, va fi lipsa unei conexiuni la fața locului în cazul în care este format dintr-o gaură. Astfel, prezența factorului adăuga o cantitate în exces de găuri pentru conductivitatea intrinsecă. Un astfel de semiconductor se numește un semiconductor p-tip (din limba engleză «pozitiv»)
Fig. 4. Diagrama impurităților acceptoare; P-tip de conductivitate
În semiconductori dispozitive cu toate acestea, nu folosesc în mod frecvent de un tip semiconductor și furnizat în cristale semiconductoare de contact n și p-tip.
Siliciul are loc în tabelul periodic, în al patrulea grup, ceea ce înseamnă că atomul de siliciu are patru electroni de valență. Acum, dacă descrie în mod schematic această structură, este posibil să se introducă atom de siliciu luate separat, și în consecință, structura substanțelor, după cum urmează:
Fig. 5. Atomul de siliciu și structura atomica a siliciului, respectiv
Adică, vecinătatea fiecărui miez de silice 8 să fie electronii de valență proprii 4 și 4 din atomii învecinate din zăbrele. Și la temperaturi suficient de scăzute ca structură nu conține sarcini libere care pot muta directional prin inițierea curentului electric.
Atunci când sunt încălzite, unii electroni din cauza mai multa energie cinetică va părăsi poziția și pentru a muta în spațiul interatomică. Astfel, electronii de conducție sunt convertite. Și acum, se deplasează ordonat de câmpul electric, ele pot crea un curent electric. Cu toate acestea, nu numai unii electroni sunt sarcini libere. În acele locuri, care au părăsit electronii generate câmpul sarcină pozitivă în exces. Și aceste situații neprevăzute, particule încărcate pozitiv sunt numite „găuri“. Astfel, purtătorii de sarcină liberi in semiconductori sunt electroni de conducție și găuri.
4. Insert 2. p-n joncțiune
De o importanță deosebită în domeniu este în contact diferite conductivități de semiconductori. Ce se va întâmpla atunci când un astfel de contact? Datorită difuziei de încărcare începe de penetrare a electronilor în p-semiconductoare, și găuri în n-semiconductor. Ca urmare, la limita unui strat de barieră așa-numit care domeniul său electric împiedică în continuare schimbul de încărcare.
Fig. 6. Stratul de barieră de la p-n tranziția
Schema următoare (vezi. Fig. 7), prin care este posibil atât să se schimbe polaritatea și amplitudinea tensiunii aplicate la p-n intersecția a fost asamblat pentru a construi caracteristicile curent-tensiune a joncțiunii n-p.
Fig. 7. Schema de obținere a caracteristicilor în sine și caracteristicile curent-tensiune ale p-n tranziție, respectiv
La conectarea diferenței de potențial în direcția opusă, adică + k n-semiconductor, un p-semiconductor, trec prin bariera va numai transportatorii minoritari (găuri în regiunea n și electronii din regiunea p). Cheia nu este capabil să depășească domeniul de blocare, care va fi acum consolidată în continuare prin câmpul magnetic extern.
Fig. 8. p-n joncțiune conectate invers (Sursa)
Dacă vom face o legătură directă, câmpul magnetic extern neutralizeaza de blocare, iar curentul va avea loc purtătorii majoritari.
Fig. 9. p-n joncțiune când este conectată direct (Sursa)
În același timp, purtătorilor minoritari actuale este extrem de mic, nu este practic. Prin urmare, p-n joncțiunii oferă o conducție unidirecțională a curentului electric.
Fig. 10. Structura atomică de siliciu cu creșterea temperaturii
Conductivitatea semiconductorilor este un electron-gol, iar acest lucru se numește conductivitatea intrinsecă. Și, în contrast cu conductorul metalic ca temperatura crește ca timpul crește numărul de sarcini libere (în primul caz, aceasta nu se schimba), astfel încât conductivitatea de semiconductori crește cu temperatura, rezistența scade
Un aspect foarte important în studiul de semiconductori este prezența impurităților în ele. Și în cazul prezenței impurităților ar trebui să menționeze conducta de impurități.
5. Caseta 3. Semiconductori
Dimensiunile mici și foarte înaltă calitate a semnalelor de omitere realizate de semiconductoare sunt foarte frecvente în echipamente electronice moderne. Structura acestor dispozitive pot include nu numai siliciu menționat mai sus, cu impurități, dar, de asemenea, de exemplu, germaniu.
Un astfel de dispozitiv este o diodă - un dispozitiv capabil să treacă un curent într-o direcție și pentru a preveni-l de la trecerea în cealaltă. Se obține prin implantare în P- cristal semiconductor sau de tip n-semiconductor alt tip.
Fig. 11. Denumire circuit diagramă diodă și dispozitivul său respectiv
O altă unitate, acum cu două p-n intersecții se numește tranzistor. Acesta servește nu numai pentru a selecta direcția de întâlnire curentă, precum și pentru conversia acestuia.
Fig. 12. O structură de circuit tranzistor și denumirea sa în diagrama de circuit, respectiv (Sursa)
Trebuie remarcat faptul că, prin combinarea unei multitudini de diode sunt folosite în cipuri moderne, tranzistori și alte aparate electrice.
În lecția următoare ne vom uita la răspândirea curentului electric într-un vid.
Lista de lectură recomandată:
Link-uri recomandate la resurse online:
- Ca urmare a acestei apar în electronii de conducție semiconductoare?
- Care este conductivitatea intrinsecă a semiconductorului?
- Aceasta depinde de temperatura conductivității semiconductor?
- Ceea ce este diferit de acceptorul impuritate donor?
- * Care este conductivitatea siliciu dopat cu a) galiu b) India c) fosfor, g) de antimoniu?