Полупроводниковые материалы

ТЕМА 4.3.

« ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ».

The role of this topic in the study of the discipline

• tasks :

• teaching
• developmental
• educative

Требования к уровню усвоения

темы

After studying the topic The student should know :

Полупроводниковые материалы;

After studying the topic The student should be able to:

Определять материалы по функциональности;

After studying the topicThe student must have the skills: работы со справочной литературой

homework :

• «Электроматериаловедение» Н.Никулин с.141

https://learningapps.org/myapps.php

terms dictionary

https ://translate.yandex.ru/translator/Russian-eng

Полупроводники

Дырочная проводимость

Электронная проводимость

Semiconductors

Hole conductivity

фоторезисторы

Electronic conductivity

тензодатчики

термоэлементы

photoresistors

https://translate.yandex.ru/?

load cell

thermoelements

полупроводники

При каких условиях возникает ток в Semiconductors ?

• Так как в “п-п” немного свободных электронов, ток может возникать и изменяться в широких пределах только под действием внешних воздействий

Внешние

воздействия

нагрева- ние

облуче- ние

Введение

примесей

Специфические свойства:

• под действием света ток увеличивается, сопротивление уменьшается – Фоторезисторы.

• преобразуют световую энергию в электрическую - фотоэлементы.

Специфические свойства (продолжение):

• изменяется сопротивление под действием давления(кремний)- Тензодатчики.

Специфические свойства (продолжение):

• наличие двух участков с различными t вызывает перемещение свободных зарядов от нагретого к холодному- термоЭДС – превращается тепловая энергия в электрическую - Термоэлементы .

Влияние температуры:

• Чем выше t * C и чем интенсивнее облучение, тем больше в «п-п» свободных электронов и тем ток будет …

Влияние температуры (продолжение):

• При t * - 273* C ( абсолютный ноль) – электроны не обладают подвижностью, т.е. прочно связаны со своими атомами, вследствие чего «п-п» становятся диэлектриками.

Зона проводимости

Запрещенная зона

Зона свободных электронов

ПРОВОДИМОСТЬ в “п-п обусловлена движением:

• Electronic conductivity

(ЭЛЕКТРОННАЯ”) -движением Электронов.

• Hole conductivity

(ДЫРОЧНАЯ) – движением дырок.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ “п-п” ПРИБОРОВ –

• в тщательно очищенный проводник вводят Легирующие примеси: .
• ДОНОРНЫЕ и АКЦЕПТОРНЫЕ

Примеси:

• Акцепторные- валентность которых меньше валентности Semiconductors
• ( забирают электроны у Semiconductors , в результате на месте электрона появляется дырка)

• Донорные- валентность которых больше валентности Semiconductors
• ( они отдают электроны)

НЕЛИНЕЙНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ТОКА от НАПРЯЖЕНИЯ –

• характерное свойство Semiconductors

, т.е. ток растет значительно быстрее, чем напряжение.

• Одновременно с ростом тока резко УМЕНЬШАЕТСЯ СОПРОТИВЛЕНИЕ.

Нелинейная зависимость тока и сопротивления п-п от приложенного напряжения -

График

Это свойство используется в вентильных полупроводниковых разрядниках –

• защита ЛЭП от больших токов при ударе молнии.

При нормальном напряжении разрядник, обладая очень большим сопротивлением, не пропускает ток с линии эл.передач на землю.

• ПРИ УДАРЕ молнии провода находятся под воздействием очень большого напряжения, сопротивление вентильного разрядника уменьшается и он отводит большой ток с ЛЭП на землю.

• В результате напряжение ЛЭП снижается до нормального значения.
• Большое сопротивление разрядника восстанавливается и он снова не пропускает ток с линии на землю.

Полупроводниковые

материалы

(характеристики)

Германий-

Ярко-серебристый,плотность-5322 кг/м3, Тп-937*С

Кремний-

Цвет стали,

Плотность 2320 кг/м3,

Тп-1420*С

Карбид кремния -

Темно-зеленый,

Темно-фиолетов

З200кг,Т-2700*

Селен-

Черный или серый, п-4800 кг/м3, Т- 217*С

Полупроводниковые

материалы

(применение)

Германий- Диоды и

Фотоэле-менты

Карбид кремния - диоды, транзисто-ры, светодио-ды

Селен- Селеновые выпрями-тели,

Фотоэле-менты.

Фоторезис-торы

Кремний- интеграль - ные схемы

Кремний и германий

• относятся к алмазоподобным п-п, т.к. они имеют кристаллическую структуру алмаза – куб, в вершинах и в центрах граней которого расположены атомы углерода.
• Кроме того , атомы углерода находятся в центрах четырех (из восьми) малых кубов, на которые делится большой куб.

Германий –

• Элемент четвертой группы периодической системы Менделеева.

Получение германия:

• - из цинковых и сульфидных руд в результате сложных химических процессов получают слиток германия;
• - слитки методом зонной плавки освобождают от примесей;
• - расплавляют в вакууме или атмосфере инертного газа для получения монокристаллического германия;

Получение германия (продолжение):

• - для получения германия электропроводностью n - или р-типа в расплав очищенного германия вводят соответственно донорную или акцепторную примесь;
• - из расплава вытягивают с определенной скоростью чистый монокристаллический германий в виде сплошного цилиндра заданного диаметра.

Кремний – Элемент четвертой группы периодической системы Менделеева.

• Получение:

Из кремнезема SiO 2.

Процесс получения тот же, что у германия.

Селен –

• Элемент шестой группы.
• Получение:

Из остатков, образующихся при электролитическом рафинировании меди.

Черный аморфный селен

• получаемый из очищенного расплавленного селена при быстром охлаждении его до комнатной Т*С, -диэлектрик.

Серый кристаллический селен

• Получают из расплавленного аморфного селена при медленном охлаждении его от Т* плавления(220*) до комнатной.
• Это полупроводник р-типа.

Карбид кремния –

• Образуется в результате химического соединения кремния и углерода. Исходные материалы- чистый кварцевый песок и кокс.
• Реакции образования карбида кремния ведется при Т 2000*С.

Карбид кремния, легированный фосфором, сурьмой, висмутом ,-

• темно-зеленого цвета, электропроводность n -типа;

Карбид кремния , легированный галлием, алюминием, бором,-

• темно-фиолетовый, электрическая проводимость р-типа.

БІЛІМ АУКЦИОНЫ

AUCTION KNOWLEDGE

https://learningapps.org/display?v=p7j7yvmsa19

Применение полупроводников

Reflection:

Урок сегодня прошел

Я на уроке

1.

Итог

1.

2.

2.

3.

1. Понял материал

.2.Узнал больше, чем знал

3.

3.Не понял ничего