Полупроводниковые приборы и их применение

Цель занятия: Рассмотреть виды полупроводниковых приборов и сферу их применения.

Образовательные задачи:

- ввести понятие диода и познакомить учащихся с историей их создания;

- рассмотреть типы полупроводниковых диодов и их классификацию;

- ввести понятие выпрямителя и рассмотреть его назначение;

- рассказать студентам о солнечном элементе и светодиоде;

- выяснить сферу применения светодиодов, солнечных элементов и полупроводниковых резисторов в нано-технологиях.

Развивающие задачи :

- развивать логическое мышление, память, умственные операции, как анализ, синтез, обобщение;

- содействовать формированию мировоззрения, интереса к предмету;

- развивать умение вступать в диалог, высказывать свое мнение.

Воспитательные задачи :

- воспитывать бережное отношение к учебному оборудованию;

- воспитывать уважительное отношение учащихся к мнению других.

Политехнические задачи :

- познакомить учащихся с устройством полупроводниковых приборов.

- показать связь физики и электротехники на примере изучения учебного материала.

ДИО́Д – двухэлектродный электронный прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД  — это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами, в котором используется то или иное свойство электрического перехода.

Подготовили:

Адливанкина Анастасия Михайловна

Солохина Нина Владимировна

Хабаровск, 2012

Цель занятия: Рассмотреть виды полупроводниковых приборов и сферу их применения.

Образовательные задачи:

-ввести понятие диода и познакомить учащихся с историей их создания;

-рассмотреть типы полупроводниковых диодов и их классификацию;

-ввести понятие выпрямителя и рассмотреть его назначение;

-рассказать студентам о солнечном элементе и светодиоде;

-выяснить сферу применения светодиодов, солнечных элементов и полупроводниковых резисторов в нано-технологиях.

Развивающие задачи :

-развивать логическое мышление, память, умственные операции, как анализ, синтез, обобщение;

-содействовать формированию мировоззрения, интереса к предмету;

-развивать умение вступать в диалог, высказывать свое мнение.

Воспитательные задачи :

- воспитывать бережное отношение к учебному оборудованию;

-воспитывать уважительное отношение учащихся к мнению других.

Политехнические задачи :

-познакомить учащихся с устройством полупроводниковых приборов.

- показать связь физики и электротехники на примере изучения учебного материала.

1. НАЙДИТЕ СООТВЕТСТВИЕ:

А. - вещества, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток

1. Проводники

2. Полупроводники

В. - материалы, отличающийся сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов облучения.

3. Диэлектрики

С. - тела, в которых имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этих тел.

2. Найдите соответствие:

1. Проводник

1.

2. Полупроводник

2.

3. Как влияет увеличение температуры на сопротивление (увеличится или уменьшится)?

• Проводника
• Полупроводника

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ ДИОДОВ

Третья четверть XIX века два направления:

1. 1873 году  британский учёный ФРЕДЕРИК ГУТРИ открыл принцип действия термионных (вакуумных ламповых с прямым накалом) диодов.

2. 1874 году  германский учёный КАРЛ ФЕРДИНАНД БРАУН открыл принцип действия кристаллических (твёрдотельных) диодов.

1900 года ГРИНЛИФ ПИКАРД создал первый радиоприёмник на кристаллическом диоде.

В конце XIX века данные устройства были известны под именем ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ , и лишь в 1919 году Вильям Генри Иклс ввёл в оборот слово « ДИОД », образованное от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь

ДИО́Д – двухэлектродный электронный прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление),

называют анодом ,

подключённый к отрицательному полюсу —  катодом .

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД  

— это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами, в котором используется то или иное свойство электрического перехода.

ГРУППЫ:  

выпрямительные, универсальные,

импульсные, сверхвысокочастотные,

стабилитроны, варикапы,

туннельные, обращенные,

фотодиоды, светоизлучающие диоды,

генераторы шума, магнитодиоды.

Диоды делятся:

По конструктивному исполнению на:

• плоскостные 

(диоды в которых электрический переход имеет линейные размеры значительно больше толщины самого перехода)

• точечные

(диоды, у которых размеры электрического перехода, определяющие его площадь, меньше толщины области объемного заряда. )

По технологии изготовления на:

сплавные

диффузионные

эпитаксиальные

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Диоды

точечные

Диоды

плоскостные

Диоды

выпрямительные

Диоды

выпрямительные

СВЧ-диоды

Стабилитроны

Обращенные диоды

Туннельные диоды

Варикалы

Фотодиоды

Фотоэлементы полупроводниковые

Светодиоды

ВЫПРЯМИТЕЛЬ  ( электрического тока )

—  преобразователь электрической энергии ;

механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного  входного электрического тока в  постоянный  выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создаёт не постоянные, а  пульсирующие  однонаправленные  напряжение  и  ток , для  сглаживания  пульсаций которых применяют  фильтры .

Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянных напряжения и тока в переменные напряжение и ток — называется  инвертором .

Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины (справедливо только для инвертора на базе электрической машины).

СВЕТОДИОДЫ

Солнечные элементы

1. свет (фотоны)   2. лицевой контакт  3. отрицательный слой 4. переходной слой  5. положительный слой  6. задний контакт

Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество.

В настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния (SiO2), также известного под именем "кварцит".

Другая область применения кремния - электроника, где кремний используется для производства полупроводниковых приборов и микросхем.

НАНО-ТЕХНОЛОГИИ

Типы солнечных элементов

Монокристаллический

Поликристаллический

аморфный (тонкопленочный).

Различие в организации атомов кремния в кристалле, что влияет на разный КПД преобразования энергии света. Моно- и поликристаллические элементы имеют почти одинаковый КПД, который выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния.

НАНО-ТЕХНОЛОГИИ

Конвертируем свет прямо в топливо

Основная идея проста – соединить солнечную батарею с электролизером, поместить в воду и собирать продукты.

При этом солнечный элемент изготавливается небольшого размера, чтобы его было легче поместить в емкость с водой. Как известно, солнечный элемент обычно содержит p-n-переход, и при освещении p-область заряжается положительно (выделяется кислород), а n-область – отрицательно (выделяется водород).

ПРОБЛЕМЫ ДАННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА:

Во-первых, не отработана система разделения образующихся газов.

Во-вторых, КПД устройства пока варьируется от 2,5% (в случае непосредственного закрепления катализатора на поверхности кремния) до 4,7% (в случае соединения их проводами), в это время КПД коммерческих солнечных батарей превосходит 10%.

В-третьих, на сегодняшний день удобное и компактное хранение водорода до сих пор представляет нерешенную проблему, и это все при том, что водород - куда менее удобная и универсальная форма энергии, чем электричество.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ РЕЗИСТОРЫ

- полупроводниковые приборы с двумя выводами, в которых используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения, температуры, освещенности и других управляющих параметров.

Полупроводниковые резисторы

Варисторы

Линейные

резисторы

Терморезисторы

Тензарезисторы

Термисторы

Фоторезисторы

Позисторы

Пленочный теплый пол TEPLOFOL-nano.

TEPLOFOL-nano проводником является металл, что обеспечивает высокую надежность.

Преимущество

- равномерность и быстрота прогрева поверхности пола (проводники расположены с шагом 1 мм).

Технические преимущества:

• Специальный монтажный провод обладает повышенной стойкостью к механическим нагрузкам

• Защитная изоляционная коробка для электрических соединений

• Высокая надежность электрических соединений "металл - металл"

• Минимальное количество соединений : 1 соединение для 1 полосы пленки
• Изоляционный скотч BYTIL с высокими гидроизоляционными и адгезивными характеристиками

Параметры нагревательной пленки TEPLOFOL

Мощность , Вт/кв.м. 140 Напряжение , В 220 Рабочий ток , А/кв.м 0,64 Шаг , м 0,585 Ширина , м 0,540

• Мощность , Вт/кв.м. 140 Напряжение , В 220 Рабочий ток , А/кв.м 0,64 Шаг , м 0,585 Ширина , м 0,540