>> Физика: Електричествов полупроводниците
Каква е основната разлика между полупроводниците и проводниците? Какви структурни характеристики на полупроводниците им дадоха достъп до всички радиоустройства, телевизори и компютри?
Разликата между проводниците и полупроводниците е особено очевидна, когато се анализира зависимостта на тяхната електрическа проводимост от температурата. Изследванията показват, че за редица елементи (силиций, германий, селен и др.) и съединения (PbS, CdS, GaAs и др.) съпротивлението не се увеличава с повишаване на температурата, както металите ( Фиг.16.3), а напротив, намалява изключително рязко ( Фиг.16.4). Такива вещества се наричат полупроводници.
От графиката, показана на фигурата, става ясно, че при температури, близки до абсолютната нула, съпротивлението на полупроводниците е много високо. Това означава, че при ниски температури полупроводникът се държи като изолатор. С повишаване на температурата съпротивлението му бързо намалява.
Структура на полупроводниците. За да включите транзисторен приемник, не е нужно да знаете нищо. Но за да го създадеш, трябваше много да знаеш и да имаш необикновен талант. Разберете в общ контуркак работи транзисторът не е толкова трудно. Първо, трябва да се запознаете с механизма на проводимост в полупроводниците. И за това ще трябва да се задълбочите характер на връзките, държайки атомите на полупроводников кристал близо един до друг.
Например, помислете за силициев кристал.
Силицият е четиривалентен елемент. Това означава, че във външната обвивка на неговия атом има четири електрона, които са относително слабо свързани с ядрото. Броят на най-близките съседи на всеки силициев атом също е четири. Диаграма на структурата на силициев кристал е показана на фигура 16.5.
Взаимодействието на двойка съседни атоми се осъществява с помощта на двойка електронна връзка, наречена ковалентна връзка. В образуването на тази връзка участва по един валентен електрон от всеки атом, които са отделени от атома, на който принадлежат (събират се от кристала) и по време на движението си прекарват по-голямата част от времето в пространството между съседни атоми. Техният отрицателен заряд държи положителните силициеви йони близо един до друг.
Не бива да се мисли, че колективна двойка електрони принадлежи само на два атома. Всеки атом образува четири връзки със своите съседи и всеки валентен електрон може да се движи по една от тях. След като достигне съседен атом, той може да премине към следващия, а след това по-нататък по целия кристал. Валентните електрони принадлежат на целия кристал.
Двойните електронни връзки в силициевия кристал са доста силни и не се разрушават при ниски температури. Следователно силицият при ниски температури не провежда електрически ток. Валентните електрони, участващи в свързването на атомите, са като "циментиращ разтвор", който държи кристалната решетка и външното електрическо поле няма забележим ефект върху тяхното движение. Кристалът на германий има подобна структура.
Електронна проводимост.Когато силицийът се нагрява, кинетичната енергия на частиците се увеличава и отделните връзки се разкъсват. Някои електрони напускат своите „отъпкани пътеки“ и стават свободни, като електрони в метал. В електрическо поле те се движат между възлите на решетката, създавайки електрически ток ( Фиг.16.6).
Проводимостта на полупроводниците поради наличието на свободни електрони се нарича електронна проводимост. С повишаването на температурата броят на скъсаните връзки и следователно на свободните електрони се увеличава. При нагряване от 300 до 700 K броят на свободните носители на заряд се увеличава от 10 17 до 10 24 1/m 3. Това води до намаляване на съпротивлението.
Проводимост на дупки.Когато връзката между атомите на полупроводника се разкъса, се образува празно място с липсващ електрон. Наричат го дупка. Дупката има излишен положителен заряд в сравнение с други непрекъснати връзки (виж Фиг. 16.6).
Позицията на отвора в кристала не е постоянна. Следният процес протича непрекъснато. Един от електроните, които осигуряват връзката на атомите, скача на мястото на образуваната дупка и възстановява двойката-електронна връзка тук, а от мястото, откъдето е скочил този електрон, се образува нова дупка. Така дупката може да се движи из целия кристал.
Ако силата на електрическото поле в пробата е нула, тогава движението на дупките, еквивалентно на движението на положителните заряди, се случва произволно и следователно не създава електрически ток. В присъствието на електрическо поле възниква организирано движение на дупките и по този начин електрическият ток, свързан с движението на дупките, се добавя към електрическия ток на свободните електрони. Посоката на движение на дупките е противоположна на посоката на движение на електроните ( Фиг.16.7).
При липса на външно поле има една дупка (+) на свободен електрон (-). Когато се приложи поле, свободният електрон се измества срещу силата на полето. Един от свързаните електрони също се движи в тази посока. Това изглежда като преместване на дупката по посока на полето.
И така, в полупроводниците има два вида носители на заряд: електрони и дупки. Следователно полупроводниците имат не само електронни, но и дупка проводимост.
Разгледахме механизма на проводимост на чистите полупроводници. Проводимостта при тези условия се нарича собствена проводимостполупроводници.
Проводимостта на чистите полупроводници (присъща проводимост) се осъществява от движението на свободни електрони (електронна проводимост) и движението на свързани електрони към свободни места на двойни електронни връзки (проводимост на дупки).
???
1. Какъв вид връзка се нарича ковалентна?
2. Каква е разликата в зависимостта на съпротивлението на полупроводниците и металите от температурата?
3. Какви подвижни носители на заряд присъстват в чистия полупроводник?
4. Какво се случва, когато електрон срещне дупка?
Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцки, Физика 10 клас
Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашна работа въпроси за дискусия риторични въпроси от ученици Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината насокидискусионни програми Интегрирани уроциАко имате корекции или предложения за този урок,
Полупроводниците са клас вещества, чиято проводимост се увеличава и електрическото съпротивление намалява с повишаване на температурата. Ето как полупроводниците се различават фундаментално от металите.
Типични полупроводници са кристали от германий и силиций, в които атомите са обединени чрез ковалентна връзка. При всяка температура полупроводниците съдържат свободни електрони. Свободните електрони под въздействието на външно електрическо поле могат да се движат в кристала, създавайки електронен проводящ ток. Отстраняването на електрон от външната обвивка на един от атомите на кристалната решетка води до превръщането на този атом в положителен йон. Този йон може да бъде неутрализиран чрез улавяне на електрон от един от съседните му атоми. Освен това, в резултат на преходи на електрони от атоми към положителни йониима процес на хаотично движение в кристала на мястото с липсващия електрон. Външно този процес се възприема като движение на положително електрически зарядНаречен дупка.
Когато кристалът се постави в електрическо поле, възниква подредено движение на дупки - ток на проводимост на дупки.
В идеален полупроводников кристал електрическият ток се създава от движение равно количествоотрицателно заредени електрони и положително заредени дупки. Проводимостта в идеалните полупроводници се нарича присъща проводимост.
Свойствата на полупроводниците силно зависят от съдържанието на примеси. Има два вида примеси - донорни и акцепторни.
Наричат се примеси, които отдават електрони и създават електронна проводимост донор(примеси с валентност, по-голяма от тази на основния полупроводник). Полупроводници, в които концентрацията на електрони надвишава концентрацията на дупки, се наричат полупроводници от n-тип.
Наричат се примеси, които улавят електрони и по този начин създават подвижни дупки, без да увеличават броя на проводимите електрони акцептор(примеси с валентност, по-малка от тази на основния полупроводник).
При ниски температури основните носители на ток в полупроводников кристал с акцепторен примес са дупки, а не основните носители - електрони. Полупроводници, в които концентрацията на дупки надвишава концентрацията на електрони на проводимост, се наричат полупроводници с дупки или полупроводници от p-тип. Помислете за контакта на два полупроводника с различни видовепроводимост.
Взаимната дифузия на основните носители възниква през границата на тези полупроводници: електроните от n-полупроводника дифундират в p-полупроводника, а дупките от p-полупроводника в n-полупроводника. В резултат на това областта на n-полупроводника, съседна на контакта, ще бъде изчерпана от електрони и в нея ще се образува излишен положителен заряд поради наличието на голи примесни йони. Преместването на дупки от p-полупроводника към n-полупроводника води до появата на излишен отрицателен заряд в граничната област на p-полупроводника. В резултат на това се образува двоен електрически слой и възниква контактно електрическо поле, което предотвратява по-нататъшната дифузия на основните носители на заряд. Този слой се нарича заключване.
Външно електрическо поле влияе върху електрическата проводимост на бариерния слой. Ако полупроводниците са свързани към източника, както е показано на фиг. 55, тогава под въздействието на външно електрическо поле основните носители на заряд - свободните електрони в p-полупроводника и дупките в p-полупроводника - ще се движат един към друг към интерфейса на полупроводниците, докато дебелината на p-n прехода намалява, следователно съпротивлението му намалява. В този случай токът е ограничен от външно съпротивление. Тази посока на външното електрическо поле се нарича пряка. Директното свързване на p-n прехода съответства на раздел 1 на характеристиката ток-напрежение (виж фиг. 57).
Носителите на електрически ток в различни среди и характеристиките на тока и напрежението са обобщени в табл. 1.
Ако полупроводниците са свързани към източника, както е показано на фиг. 56, тогава електроните в n-полупроводника и дупките в p-полупроводника ще се движат под действието на външно електрическо поле от границата в противоположни посоки. Дебелината на бариерния слой и следователно неговата устойчивост се увеличават. При тази посока на външното електрическо поле - обратна (блокираща), през интерфейса преминават само малцинствени носители на заряд, чиято концентрация е много по-ниска от мажоритарните, а токът е практически равен на нула. Обратното включване на pn прехода съответства на участък 2 на характеристиката ток-напрежение (фиг. 57).
Полупроводниците заемат междинно място в електрическата проводимост между проводниците и непроводниците на електрически ток. Групата на полупроводниците включва много повече вещества от групите проводници и непроводници, взети заедно. Повечето характерни представителиполупроводници, които намериха практическа употребав технологията са германий, силиций, селен, телур, арсен, меден оксид и огромен брой сплави и химични съединения. Почти всички неорганични вещества в света около нас са полупроводници. Най-често срещаният полупроводник в природата е силицият, който съставлява около 30% от земната кора.
Качествената разлика между полупроводниците и металите се проявява преди всичко в зависимостта на съпротивлението от температурата. С понижаването на температурата съпротивлението на металите намалява. При полупроводниците, напротив, съпротивлението се увеличава с намаляване на температурата и близо до абсолютната нула те практически се превръщат в изолатори.
В полупроводниците концентрацията на свободни носители на заряд нараства с повишаване на температурата. Механизмът на електрическия ток в полупроводниците не може да бъде обяснен в рамките на модела на свободния електронен газ.
Германиевите атоми имат четири слабо свързани електрона във външната си обвивка.Те се наричат валентни електрони. В кристална решетка всеки атом е заобиколен от своите четири най-близки съседи. Връзката между атомите в германиев кристал е ковалентна, т.е. тя се осъществява от двойки валентни електрони. Всеки валентен електрон принадлежи на два атома. Валентните електрони в германиев кристал са много по-силно свързани с атомите, отколкото в металите; Следователно концентрацията на електрони на проводимост при стайна температура в полупроводниците е с много порядъци по-ниска, отколкото в металите. Близо до абсолютната нулева температура в германиев кристал всички електрони са заети при образуването на връзки. Такъв кристал не провежда електрически ток.
С повишаването на температурата някои от валентните електрони могат да получат достатъчно енергия, за да разрушат ковалентните връзки. Тогава в кристала ще се появят свободни електрони (електрони на проводимост). В същото време на местата, където връзките са скъсани, се образуват празни места, които не са заети от електрони. Тези свободни позиции се наричат „дупки“.
При дадена температура на полупроводника се образува определен брой двойки електрон-дупка за единица време. В същото Времето течеобратният процес - когато свободен електрон срещне дупка, електронната връзка между атомите на германия се възстановява. Този процес се нарича рекомбинация. Двойките електрон-дупка могат да се създадат и при осветяване на полупроводник поради енергията на електромагнитното излъчване.
Ако полупроводник се постави в електрическо поле, тогава в подреденото движение участват не само свободни електрони, но и дупки, които се държат като положително заредени частици. Следователно токът I в полупроводник се състои от токове на електрони I n и дупки I p: I = I n + I p.
Концентрацията на електроните на проводимостта в полупроводника е равна на концентрацията на дупките: n n = n p. Механизмът на електро-дупковата проводимост се проявява само в чисти (т.е. без примеси) полупроводници. Нарича се присъща електрическа проводимост на полупроводниците.
При наличие на примеси електрическата проводимост на полупроводниците се променя значително. Например добавяне на примеси фосфорв кристал силицийв количество от 0,001 атомни процента намалява съпротивлението с повече от пет порядъка.
Полупроводник, в който се въвежда примес (т.е. част от атоми от един вид се заменя с атоми от друг тип), се нарича примеси или легирани.
Има два вида примесна проводимост - електронна и дупкова.
По този начин, когато допинг четири валентност германий (Ge) или силиций (Si) петвалентен - фосфор (P), антимон (Sb), арсен (As) На мястото на примесния атом се появява допълнителен свободен електрон. В този случай примесът се нарича донор .
При легиране на четиривалентен германий (Ge) или силиций (Si) с тривалентен - алуминий (Al), индий (Jn), бор (B), галий (Ga)
- появява се дупка за линия. Такива примеси се наричат акцептор
.
В една и съща проба от полупроводников материал една секция може да има p - проводимост, а друга n - проводимост. Такова устройство се нарича полупроводников диод.
Префиксът "di" в думата "диод" означава "два", той показва, че устройството има две основни "части", два полупроводникови кристала, плътно съседни един на друг: единият с p-проводимост (това е зоната R),другата - с n - проводимост (това е зоната П).Всъщност полупроводниковият диод е един кристал, в една част от който се въвежда донорен примес (зона П),към другия - акцептор (зона R).
Ако приложите постоянно напрежение "плюс" към зоната от батерията до диода Ри "минус" към зоната П, тогава свободните заряди - електрони и дупки - ще се втурнат към границата и ще се втурнат към pn прехода. Тук те ще се неутрализират взаимно, нови заряди ще се приближат до границата и в диодната верига ще се установи постоянен ток. Това е така нареченото директно свързване на диод - зарядите се движат интензивно през него и във веригата протича относително голям постоянен ток.
Сега нека променим полярността на напрежението на диода и, както се казва, да го включим наобратно - свържете батерията "плюс" към зоната П,"минус" - към зоната Р.Свободните заряди ще бъдат изтеглени от границата, електроните ще се преместят към „плюс“, дупките към „минус“ и в резултат pn преходът ще се превърне в зона без свободни заряди, в чист изолатор. Това означава, че веригата ще се прекъсне и токът в нея ще спре.
Малък обратен ток все пак ще тече през диода. Тъй като, в допълнение към основните свободни заряди (носители на заряд) - електрони, в зоната П, и дупки в зоната p - във всяка от зоните също има незначително количество заряди с противоположен знак. Това са техните собствени малцинствени носители на заряд, те съществуват във всеки полупроводник, те се появяват в него поради топлинните движения на атомите и именно те създават обратен ток през диода. Тези заряди са относително малки, а обратният ток е многократно по-малък от предния. Размерът на обратния ток силно зависи от: температурата заобикаляща среда, полупроводников материал и площ п-нпреход. С увеличаване на площта на кръстовището неговият обем се увеличава и следователно броят на малцинствените носители, появяващи се в резултат на топлинно генериране и топлинен ток, се увеличава. Често характеристиките на напрежението се представят под формата на графики за яснота.
В полупроводниците свободните електрони и дупки са в състояние на хаотично движение. Следователно, ако изберете произволно напречно сечение вътре в обема на полупроводника и преброите броя на носителите на заряд, преминаващи през това напречно сечение за единица време отляво надясно и отдясно наляво, стойностите на тези числа ще бъдат един и същ. Това означава, че в даден обем на полупроводника няма електрически ток. Когато полупроводник се постави в електрическо поле с интензитет E, компонент на насочено движение се наслагва върху хаотичното движение на носители на заряд. Насоченото движение на носители на заряд в електрическо поле причинява появата на ток, наречен дрейф (фиг. 1.5)
При високи температури концентрацията на електрони и дупки се увеличава значително поради разкъсването на ковалентните връзки и въпреки намаляването на тяхната подвижност, електрическата проводимост на полупроводника нараства експоненциално.
Фигура 1.5 Дрейфов ток в полупроводник
1.2.2 Дифузионен ток
В допълнение към термичното възбуждане, което води до появата на равновесна концентрация на заряди, равномерно разпределени в обема на полупроводника, обогатяването на полупроводника с електрони до концентрация n p и дупки до концентрация p n може да се извърши чрез осветяване, облъчване с поток от заредени частици, въвеждането им чрез контакт (инжекция) и др. В този случай енергията на възбудителя се прехвърля директно към носителите на заряд и топлинната енергия на кристалната решетка остава почти постоянна. Следователно излишните носители на заряд не са в термично равновесие с решетката и следователно се наричат неравновесни. За разлика от равновесните, те могат да бъдат неравномерно разпределени в обема на полупроводника (фиг. 1.6) 
След като действието на патогена престане поради рекомбинацията на електрони и дупки, концентрацията на излишните носители бързо намалява и достига равновесна стойност.
Носителите на заряд се рекомбинират в обема на полупроводника и на неговата повърхност. Неравномерното разпределение на неравновесните носители на заряд е придружено от тяхната дифузия към по-ниски концентрации. Това движение на носителите на заряд причинява преминаването на електрически ток, наречен дифузия (фиг. 1.6).
Фигура 1.6 Дифузионен ток в полупроводник
1.3 Контактни явления
Преход електрон-дупка в равновесно състояние
Принципът на работа на повечето полупроводникови устройства се основава на физически явления, възникващи в зоната на контакт между твърди тела. В този случай се използват главно контакти: полупроводник-полупроводник; полупроводников метал; метал-диелектрик-полупроводник.
Ако се създаде преход между n-тип и p-тип полупроводници, тогава той се нарича електрон-дупка или p-n преход.
Електронно-дупков преход се създава в единичен полупроводников кристал чрез сложни и разнообразни технологични операции.
Нека разгледаме p-n преход, при който концентрациите на донори N d и акцептори N a се променят рязко на границата (фиг. 1.7, а). Такъв pn преход се нарича рязък. Равновесната концентрация на дупки в p-областта () значително надвишава концентрацията им в n-областта (). По същия начин за електроните условието> е изпълнено. Неравномерното разпределение на концентрациите на подобни носители на заряд в кристала (фиг. 1.7, b) води до дифузия на електрони от n-областта към p-областта и дупки от p-областта към n-областта. Това движение на заряди създава дифузионен ток на електрони и дупки.
Електроните и дупките, преминавайки през контакта един към друг (поради дифузия), се рекомбинират и се образува некомпенсиран заряд от отрицателни йони на акцепторни примеси в областта на близкия контакт на дупковия полупроводник и некомпенсиран заряд от положителни донорни йони в електронният полупроводник (фиг. 1.6, c). По този начин електронният полупроводник е зареден положително, а полупроводникът с дупки е зареден отрицателно. Между области с различни видове електрическа проводимост възниква собствено електрическо поле с интензитет E self (фиг. 1.7, а), създадено от два слоя пространствени заряди.
Вътрешното електрическо поле се забавя за основните носители на заряд и се ускорява за малцинствените. Електроните на p-областта и дупките на n-областта, извършващи топлинно движение, попадат в границите на дифузионното електрическо поле, отвеждат се от него и се прехвърлят в противоположни области, образувайки дрейфов ток или ток на проводимост.
Фигура 1.7 Равновесно състояние на p-n преход
Близкоконтактната област, където има собствено електрическо поле, се нарича стр- нпреход. В тази област полупроводникът се характеризира със собствена електропроводимост и има повишено съпротивление в сравнение с останалата част от обема. В тази връзка той се нарича бариерен слой или област на пространствения заряд.
Ширината на блокиращия слой се влияе значително от концентрацията на примесни атоми. Увеличаването на концентрацията на примесните атоми стеснява бариерния слой, а намаляването го разширява. Това често се използва за придаване на желани свойства на полупроводникови устройства.
Урок № 41-169 Електричен ток в полупроводници. Полупроводников диод. Полупроводникови устройства.
Полупроводникът е вещество, в което съпротивлението може да варира в широк диапазон и намалява много бързо с повишаване на температурата, което означава, че електрическата проводимост се увеличава. Наблюдава се в силиций, германий, селен и в някои съединения.
Механизъм на проводимост в полупроводниците
Полупроводниковите кристали имат атомна кристална решетка, където външните електрони са свързани към съседните атоми чрез ковалентни връзки. При ниски температури чистите полупроводници нямат свободни електрони и се държат като изолатор. Ако полупроводникът е чист (без примеси), тогава той има собствена проводимост (малка).
Има два вида присъща проводимост:
1) електронен (проводимост " П“-тип) При ниски температури в полупроводниците всички електрони са свързани с ядрата и съпротивлението е високо; С повишаване на температурата кинетичната енергия на частиците се увеличава, връзките се разпадат и се появяват свободни електрони - съпротивлението намалява.
Свободните електрони се движат обратно на вектора на напрегнатост на електрическото поле. Електронната проводимост на полупроводниците се дължи на наличието на свободни електрони.
2) дупка (p-тип проводимост). С повишаването на температурата ковалентните връзки между валентните електрони се разкъсват и се образуват пространства с липсващ електрон – „дупка“. Може да се движи в целия кристал, т.к мястото му може да бъде заменено от валентни електрони. Преместването на „дупката“ е еквивалентно на преместване положителен заряд. Дупката се движи по посока на вектора на напрегнатостта на електрическото поле.
Разкъсването на ковалентните връзки и появата на присъща проводимост в полупроводниците може да бъде причинено от топлина, светлина (фотопроводимост) и действието на силни електрически полета.
Зависимост на R от осветеността: Фоторезистор - фото реле - аварийни превключватели |
Общата проводимост на чист полупроводник е сумата от проводимостта от типа "p" и "n" и се нарича електро-дупкова проводимост.
Полупроводници с примеси
Имат собствена и примесна проводимост. Наличието на примеси значително увеличава проводимостта. Когато концентрацията на примесите се промени, броят на носителите на електрически ток - електрони и дупки - се променя. Способността да се контролира тока е в основата широко приложениеполупроводници. Съществуват следните примеси:
1) донорни примеси (даряващи) - са допълнителни
доставчици на електрони за полупроводникови кристали, лесно даряват електрони и увеличават броя на свободните електрони в полупроводника. Това са проводници тип “n”, т.е. полупроводници с донорни примеси, където основният носител на заряд са електрони, а малцинственият носител на заряд са дупки. Такъв полупроводник има електропроводимост на примеси (например арсен).
2) акцепторните примеси (приемници) създават „дупки“, като приемат електрони в себе си. Това са полупроводници тип “p”, т.е. полупроводници с акцепторни примеси, където е основният носител на заряд
дупки, а малцинствената - електрони. Такъв полупроводник има
дупка примесна проводимост (пример - индий).
Електрически свойства на "p-н » преходи.
„pn“ преход (или преход електрон-дупка) е зоната на контакт на два полупроводника, където проводимостта се променя от електронна към дупка (или обратно).
Такива области могат да бъдат създадени в полупроводников кристал чрез въвеждане на примеси. В контактната зона на два полупроводника с различна проводимост ще се извърши взаимна дифузия на електрони и дупки и ще се образува блокираща бариера.
електрически слой. Електрическото поле на бариерния слой предотвратява
по-нататъшен преход на електрони и дупки през границата. Блокиращият слой има повишена устойчивост в сравнение с други области на полупроводника.
Външно електрическо поле влияе на съпротивлението на бариерния слой. В предната (през) посока на външното електрическо поле токът преминава през границата на два полупроводника. защото електроните и дупките се движат един към друг към интерфейса, след това електроните
преминавайки границата, запълват дупките. Дебелината на бариерния слой и неговата устойчивост непрекъснато намаляват.
При блокиране (обратна посока на външното електрическо поле) токът няма да премине през контактната зона на два полупроводника. защото електроните и дупките се движат от границата в противоположни посоки, след това блокиращият слой
удебелява, устойчивостта му се увеличава.
По този начин преходът електрон-дупка има еднопосочна проводимост.
Полупроводников диод- полупроводник с един "p-n" преход.
Полупроводниковите диоди са основните елементи на AC токоизправителите.
Когато се приложи електрическо поле: в едната посока съпротивлението на полупроводника е високо, в обратната посока съпротивлението е ниско.
Транзистори.(от английски думитрансфер - трансфер, резистор - съпротивление)
Нека разгледаме един от видовете транзистори, изработени от германий или силиций с въведени в тях донорни и акцепторни примеси. Разпределението на примесите е такова, че се създава много тънък (от порядъка на няколко микрометра) слой от n-тип полупроводник между два слоя от p-тип полупроводник (вижте фигурата).
Този тънък слой се нарича базаили база.В кристала се образуват две Р-n кръстовища, чиито преки посоки са противоположни. Три терминала от области с различни видове проводимост ви позволяват да включите транзистор в схемата, показана на фигурата. С този превключвател вляво Р-n -преход е директени отделя основата от областта с p-тип проводимост, т.нар излъчвател.Ако нямаше право Р-n преход, във веригата емитер - база ще има ток в зависимост от напрежението на източниците (батерии B1и източник на променливо напрежение) и съпротивлението на веригата, включително ниското съпротивление на директния преход емитер-база.
Батерия B2включен, така че дясната РПреходът -n във веригата (виж фигурата) е обратенТой разделя основата от дясната област с p-тип проводимост, т.нар колектор.Ако нямаше ляво Р-n възел, токът в колекторната верига ще бъде близо до нула, тъй като
Съпротивлението на обратната връзка е много високо. Ако има течение в ляво Р-n възел, в колекторната верига се появява ток и токът в колектора е само малко по-малък от тока в емитера (ако към емитера се приложи отрицателно напрежение, тогава левият Р-n-преход ще бъде обратен и токът в емитерната верига и в колекторната верига практически ще отсъства). Когато се създаде напрежение между емитера и основата, основните носители на p-тип полупроводник - дупки - проникват в основата, където те вече са миноритарни носители. Тъй като дебелината на основата е много малка и броят на основните носители (електрони) в нея е малък, дупките, които попадат в нея, почти не се комбинират (не се рекомбинират) с електроните на основата и проникват в колектора поради до дифузия. вярно РПреходът -n е затворен за основните носители на заряд на основата - електрони, но не и за дупки. В колектора дупките се отнасят от електрическото поле и завършват веригата. Силата на тока, разклонен в емитерната верига от основата, е много малка, тъй като площта на напречното сечение на основата в хоризонталната (вижте фигурата по-горе) равнина е много по-малка от напречното сечение във вертикалната равнина.
Токът в колектора, който е почти равен на тока в емитера, се променя заедно с тока в емитера. Резистор R има малък ефект върху тока на колектора и това съпротивление може да се направи доста голямо. Чрез контролиране на емитерния ток с помощта на източник на променливо напрежение, свързан към неговата верига, получаваме синхронна промяна в напрежението през резистора R .
При голямо съпротивление на резистора, промяната в напрежението върху него може да бъде десетки хиляди пъти по-голяма от промяната в сигналното напрежение в емитерната верига. Това означава повишено напрежение. Следователно при натоварване R Възможно е да се получат електрически сигнали, чиято мощност е многократно по-голяма от мощността, влизаща в емитерната верига.
Приложение на транзисторитеИмоти Р-n преходите в полупроводниците се използват за усилване и генериране на електрически трептения.
