Електронно-дірковий перехід.

Носії зарядів у напівпровідниках.

Напівпровідники – речовини, питомий опир яких дуже швидко убуває з підвищенням температури. Питомі опори напівпровідників за кімнатної температури займають проміжне положення між металами і діелектриками. До напівпровідників належать: бор, кркмній, германій, фосфор, миш’як, селенів, телур. За досить низьких температур і відсутності зовнішніх впливів всі електрони в напівппровідниках є зв’язаними, але зв’язок електронів зі своїми атомами не такий міцний, як у діелектриках. І в разі підвищення температури, а так само за яскравого освітлення деякі електрони відриваються від своїх атомів і стають вільними зарядами. Коли електрон відривається від атома, в цьому місці з’являється зайвий позитивний заряд, якій називаюь «діркою». Провідність напівпровідника, обусловлену рухом електронів, називають електронною. Провідність напівпровідника, обусловлену рухом дірокдірок, називають дірковою. Діркова провідність обумовлена переміщенням зв’язаних електронів. У чистому напівпровіднику (бкз домішок) електричний струм створює однакову кількість вільних електронів і дірок. Таку провідність називають власною провідністю напівпрвідників.

Домішкова провідність напівпровідників.

Якщо додати в чистий розплавлений кркмній незначну кількість миш’яку, після твердення утворюється звичайна кристалвчна решітка кремнію, але в деяких вузлах решітки замість атомів кремнію перебуватимуть атоми миш’яку. Миш’як – п’ятивалентний елемент. Чотиривалентні електрони утворюють парні електронні зв’язки із сусідніми атомами кркмнію. П’ятому ж валентному електрону зв’язку не вистачить. Він легко стає вільним. Кожний атом домишки дасть один вільний електрон. Домишки, атоми яких легко віддають електрони, називаються донорними.Напівпровідники, у яких основними носіями зарядів є електрони, називають напівпровідниками типу.

Якщо в кремній додати незначну кількість тривалентного індію, то він може встановити ковалентний зв’язок тільки з трьома сусідніми атомами. У результаті кожний атом Індію утворює одне вакантне місце – дірку. Домішки, які «захоплюють»електрони атомівкристалічноїрешітки напівпровідників, називаються акцепторними. Напівпровідники, у яких основними носіями зарядів є дірки, називають напівпровідниками типу.

Електронно-дірковий перехід.

У напівпровіднику типу електрони беруть участь у тепловому русі й дифундують через границю в напівпровідника типу, де їхня концентрація значно менше. У результаті дифузії приконтактна ділянка збіднбється основними носіями заряду: у напівпровіднику типу зменшується концентрація електронів, а в напівпровідника типу –концентрація дірок. Тому опір приконтактної ділянки виявляється дуже значним. Напрямок струму в цьому випадку називають прямим. Якщо ж приєднати напівпровідник типу до позитивного, а типу до негативного полюса джерела, то приконтактна ділянка розширюється. Опір області значно збільшується. Струм буде дуже малий. Цей напрямок струму називають замикаючим, або зворотним.

Напівпровідниковий діод.

Через границю розділу ніпівпровідників типу й типу електричний струм іде тільки в одному напрямку – від напівпровідника типу до напівпровідника типу. Це використовують у пристроях, які називають діодами. Напівпровідникові діоди використовують для випрямлення струму змінного напрямку, а також для виготовлення світлодіодів. Ще більш важливим застосуванням напівпровідників став транзистор. Він складається із трьох шарів напівпровідників: по краях розташовано напівпровідники одного типу, а між ними – найтонший прошарок папівпровідника іншого тиру. За допомогою транзисторів можна підсилювати електричні сигнали.

VІ. Використання знань умінь і навичок.

1. Яку провідність (електронну або діркову) має кремній з домішкою галію? Індію? Фосфору? Сурми?

2. Яка провідність (електронна або діркова) буде в кремнію, якщо до нього додати бор? Алюміній? Миш’як?

VІІ. Домашнє завдання. Опрацювати конспкт. Розв’язати задачу: 16.1; 16.2; 16.5; 16.6; §21.1, 21.2,21.3, 21.4, 21.5.

 

 

Викладач ___________ Т. Я. Тютюнник