Presentazione sul tema “Diodi a semiconduttore. Diodi Tipi di diodi e presentazione della loro applicazione

capitolo 2 Diodi a semiconduttore semiconduttore
diodo
È
te stesso
dispositivo a semiconduttore con una giunzione p-n e due
conclusioni. La maggior parte dei diodi si basa su
giunzioni p-n asimmetriche. Tuttavia, una delle aree
diodo, solitamente (p +) altamente drogato e chiamato emettitore,
un altro
(N)
leggermente legato
–
base.
P-n-giunzione
posto nella base perché è leggermente legato.
Struttura, simbolo e nome delle uscite
mostrato in fig. 3.1. Tra ogni area esterna
semiconduttore e la sua uscita ha un contatto ohmico,
che in fig. 3.1 è mostrato in grassetto.
A seconda della tecnologia di produzione, ci sono:
diodi puntiformi, legati e microlegati, con diffusione
base, epitassiale, ecc.
Di
funzionale
appuntamento
diodi
condividere:
raddrizzatore, universale, a impulsi, diodi zener e
stabistori, varicap, tunnel e invertiti, nonché diodi a microonde, ecc.

Classificazione dei diodi in base al loro scopo funzionale e al loro UGO

2.1. Volt-ampere caratteristico del diodo

Il CVC di un diodo reale presenta una serie di differenze rispetto al CVC di una giunzione p-n (Fig. 3.2).
Per la polarizzazione diretta, deve essere presa in considerazione la resistenza del volume.
aree della base rb e dell'emettitore rе del diodo (Fig. 3.3.), solitamente rb>> rе. Una caduta
tensione sulla resistenza del volume dalla corrente del diodo, diventa
significativo a correnti superiori a pochi milliampere. Oltretutto,
parte della tensione scende attraverso la resistenza dei terminali. Di conseguenza
la tensione direttamente alla giunzione p-n sarà inferiore alla tensione,
applicato ai terminali esterni del diodo. Questo porta a uno spostamento nella linea
rami del CVC a destra (curva 2) e una dipendenza quasi lineare dall'applicato
voltaggio.
Il CVC del diodo, tenendo conto della resistenza volumetrica, è scritto dall'espressione
φU
I I 0 e T 1
Uφ Irb
I I 0 e T 1
dove Upr è la tensione applicata ai terminali; r è la resistenza totale della base e
elettrodi a diodi, solitamente r=rb.
Quando il diodo è polarizzato inversamente, la corrente del diodo non rimane costante a I0
quelli. c'è un aumento della corrente inversa.
Questo perché la corrente inversa del diodo è composta da tre componenti:
Iobr \u003d I0 + Itg + Iut
U φ Irb
T
io io0 e
1
dove I0 è la corrente termica della giunzione;
Itg - corrente di termogenerazione. Aumenta con l'aumentare della tensione inversa.
Ciò è dovuto al fatto che la giunzione p-n si espande, il suo volume aumenta e
di conseguenza, il numero di portatori di minoranza formati aumenta
in esso a causa della generazione termica. È 4-5 ordini di grandezza maggiore dell'attuale I0.
Iut - corrente di dispersione. È correlato al valore finito della conducibilità superficiale
il cristallo di cui è fatto il diodo. Nei diodi moderni, lo è sempre
minore corrente termica.

Diodi a semiconduttore

Un diodo a semiconduttore è un semiconduttore che converte elettricamente
un dispositivo con una giunzione elettrica e due terminali, che utilizza
varie proprietà della giunzione pn (conducibilità unilaterale, guasto elettrico,
effetto tunnel, el. capacità).
diodo raddrizzatore
diodo al germanio diodo al silicio
diodo zener
Varicap
diodo a tunnel
diodo invertito

2.2. Circuito equivalente a diodi

Questo è un circuito, costituito da elementi elettrici che tengono conto
processi fisici che si verificano nella giunzione p-n e l'influenza
elementi strutturali sulle proprietà elettriche.
Circuito equivalente sostituzione p-n transizione in piccolo
segnala quando è possibile ignorare le proprietà non lineari del diodo
mostrato in fig. .
Qui Cd è la capacità totale del diodo, a seconda della modalità; Rp = Rdiff
- resistenza differenziale della transizione, il cui valore
determinato utilizzando il CVC statico del diodo in un dato funzionamento
punti (Rdif = U/ I|U=cost); rb - elettrico distribuito
resistenza della base del diodo, dei suoi elettrodi e conduttori, Rut -
resistenza alle perdite.
A volte il circuito equivalente è integrato con una capacità tra i terminali
diodo CB, capacità Cin e Cout (mostrate da una linea tratteggiata) e
induttanza di piombo LV.
Il circuito equivalente per segnali grandi è simile
il precedente. Tuttavia, tiene conto delle proprietà non lineari della giunzione p-n sostituendo la resistenza differenziale con
sorgente di corrente dipendente dalla sorgente I = I0(eU/ T – 1).

2.3. L'effetto della temperatura sulle caratteristiche I-V del diodo

I0(T)=I(A)2(T-A)/T*,
Temperatura ambiente ha un impatto significativo su
caratteristica corrente-tensione del diodo. Con un cambiamento di temperatura, diversi
il corso di entrambi i rami avanti e indietro del CVC cambia.
All'aumentare della temperatura, la concentrazione di minor
portatori in un cristallo semiconduttore. Ciò porta ad un aumento della corrente inversa.
transizione (aumentando la corrente delle sue due componenti: Io e Itg), nonché
una diminuzione della resistenza di volume della regione di base. Con un aumento
temperatura, la corrente di saturazione inversa aumenta di circa 2 volte
germanio e 2,5 volte per i diodi al silicio ogni 10 °C. Dipendenza
la corrente inversa rispetto alla temperatura è approssimata dall'espressione
I0(T)=I(A)2(T-A)/T*,
dove: I(T0)-corrente misurata alla temperatura Т0; T è la temperatura attuale; T*
- temperatura di raddoppio della corrente inversa - (5-6)0C - per Ge e (9-10)0C - per Si.
Determina l'aumento massimo consentito della corrente inversa del diodo
la temperatura massima consentita del diodo, che è 80-100 ° C
per diodi al germanio e 150 - 200 °C per diodi al silicio..
La corrente di dispersione dipende debolmente dalla temperatura, ma può essere significativa
cambiare nel tempo. Pertanto, determina principalmente il tempo
instabilità del ramo inverso del CVC.
Il ramo diretto del CVC si sposta a sinistra con l'aumentare della temperatura e
diventa più ripido (Fig. 3.3). Ciò è spiegato dalla crescita di Iobr (3.2) e
diminuzione di rb, quest'ultimo, riduce la caduta di tensione alla base, e
la tensione direttamente alla giunzione aumenta a una tensione costante
su prese esterne.
Per stimare l'instabilità di temperatura del ramo diretto, introduciamo
coefficiente di temperatura della tensione (TKN) t \u003d U / T, che mostra,
Come cambia la tensione diretta ai capi di un diodo con la temperatura?
10C a corrente diretta fissa. Nell'intervallo di temperatura da -60 a
+60"Ct -2,3mV/°C.

2.4. Diodi raddrizzatori

Diodi raddrizzatori - progettati per rettificare la bassa frequenza
AC e sono comunemente usati negli alimentatori. Sotto raddrizzamento
comprendere la trasformazione di una corrente bipolare in unipolare. Per lisciare
viene utilizzata la proprietà principale dei diodi: la loro conduttività unilaterale.
Come diodi raddrizzatori negli alimentatori per la rettifica di grandi dimensioni
le correnti utilizzano diodi planari. Hanno un'ampia area di contatto p e n aree
e una grande capacità di barriera (capacità Xc=1/(ωC), che non consente
rettificare alle alte frequenze. Inoltre, tali diodi hanno un valore elevato
corrente inversa.
I parametri principali che caratterizzano i diodi raddrizzatori sono
sono (Figura 2.1):
- massima corrente diretta Ipr max;
- caduta di tensione attraverso il diodo ad un dato valore di corrente diretta Ipr (Upr
0,3 ... 0,7 V per diodi al germanio e Upr 0,8 ... 1,2 V per quelli al silicio);
- la massima tensione diretta inversa ammissibile del diodo Uobr max ;
- corrente inversa Iobr ad una data tensione inversa Uobr (valore
la corrente inversa dei diodi al germanio è da due a tre ordini di grandezza maggiore di quella di
silicio);
- capacità di barriera del diodo quando viene applicata una tensione inversa
una certa dimensione;
- Fmax - intervallo di frequenza in cui il diodo può funzionare senza significativo
riduzione della corrente raddrizzata;
- intervallo di temperatura di esercizio (i diodi al germanio operano nell'intervallo 60...+70°С, i diodi al silicio - nell'intervallo -60...+150°С, il che è spiegato da piccoli
correnti inverse dei diodi al silicio).
La potenza media dissipata del diodo Rav D è la potenza media nel periodo
dissipata dal diodo quando la corrente scorre in avanti e direzione inversa.
Il superamento dei valori massimi consentiti comporta una forte riduzione del periodo
servizio o guasto del diodo.
Migliorando le condizioni di raffreddamento (mediante ventilazione, utilizzo di radiatori), è possibile
aumentare la dissipazione di potenza ed evitare guasti termici. Applicazione di radiatori
consente inoltre di aumentare la corrente diretta.

Raddrizzatore a semionda monofase
Onda intera monofase
raddrizzatore di punto medio
Industria
rilasciato
silicio
diodi raddrizzatori per correnti fino a centinaia di ampere e viceversa
tensioni fino a migliaia di volt. Se hai bisogno di lavorare con
tensioni inverse superiori all'Uobr consentito per
un diodo, quindi i diodi sono collegati in serie. Per
aumento
rettificato
attuale
Potere
fare domanda a
collegamento in parallelo di diodi.
1) Raddrizzatore a semionda. Trasformatore
serve ad abbassare l'ampiezza della tensione alternata.
Il diodo viene utilizzato per rettificare la corrente alternata.
2) Raddrizzatore ad onda intera. Schema precedente
ha un inconveniente significativo. Consiste nel non
viene utilizzata parte dell'energia della fonte di alimentazione primaria
(mezzo ciclo negativo). La carenza è corretta in
circuito raddrizzatore a onda intera.
Nel primo semiciclo positivo (+), la corrente
procede come segue: +, VD3, RH↓, VD2, -.
Nel secondo - negativo (-) così: +, VD4, RH↓, VD1,-.
In entrambi i casi lui
scorre attraverso il carico in uno
direzione ↓- dall'alto verso il basso, cioè avviene il raddrizzamento
attuale.
Raddrizzatore a ponte monofase

2.5. Diodi a impulsi

I diodi a impulsi sono diodi progettati per funzionare in modalità chiave nei circuiti a impulsi
tali circuiti fungono da interruttori elettrici. La chiave elettrica ha due stati:
1. Chiuso quando la sua resistenza è zero Rvd =0.
2. Aperto quando la sua resistenza è infinita Rvd=∞.
Questi requisiti sono soddisfatti dai diodi a seconda della polarità della tensione applicata. Hanno poco
resistenza di polarizzazione diretta e alta resistenza di polarizzazione inversa.
1. Un parametro importante dei diodi di commutazione è la loro velocità di commutazione. Fattori
la velocità di commutazione del diodo limite è:
a) la capacità del diodo.
b) il tasso di diffusione e il tempo associato di accumulazione e riassorbimento dei portatori di carica minoritari.
Nei diodi a impulsi ad alta velocità la commutazione si ottiene riducendo l'area della giunzione p-n, che si riduce
capacità del diodo. Tuttavia, ciò riduce la corrente diretta massima del diodo (Irec.max.). Polso
i diodi sono caratterizzati dagli stessi parametri dei raddrizzatori, ma ne hanno anche di specifici associati
velocità di commutazione. Questi includono: Tempo di stabilizzazione della tensione diretta del diodo (tset): tset. -
il tempo durante il quale la tensione ai capi del diodo, quando la corrente continua è accesa, raggiunge il suo valore stazionario con
data precisione. Questo tempo, correlato alla velocità di diffusione, consiste in una diminuzione della resistenza della regione di base
dovuto all'accumulo in esso di portatori di carica minori iniettati dall'emettitore. Inizialmente, è alto, perché piccolo
concentrazione di portatori di carica. Dopo aver applicato una tensione diretta, la concentrazione di portatori di carica minori nella base
aumenta, questo riduce la resistenza in avanti del diodo. Tempo di recupero della resistenza inversa del diodo
(treset): definito come il tempo durante il quale la corrente inversa del diodo dopo la commutazione
la polarità della tensione applicata da diretta a inversa raggiunge il suo valore stazionario con un dato
precisione. Questo tempo è associato alla dissipazione dalla base dei portatori di carica minori accumulati durante il flusso
corrente continua. trest. - il tempo durante il quale la corrente inversa attraverso il diodo, quando viene commutato, raggiunge il suo
valore stazionario, con una precisione I0 specificata, tipicamente il 10% della corrente inversa massima. trest.= t1.+ t2. , Dove
t1. è il tempo di dissipazione durante il quale si trasforma la concentrazione di portatori di carica minoritari al confine della giunzione pn
zero, t2. è il tempo di scarica della capacità di diffusione associata all'assorbimento di cariche minori nella massa della base del diodo. IN
In generale, il tempo di recupero è il tempo di spegnimento del diodo come interruttore.

2.7. Diodi Zener e stabistori

Un diodo zener è un diodo a semiconduttore fatto di debolmente
silicio drogato, utilizzato per stabilizzare la costante
voltaggio. Il CVC di un diodo zener con polarizzazione inversa ha una piccola area
la dipendenza della tensione dalla corrente che lo attraversa. Questa zona nasce da
conto del guasto elettrico (Fig. 1.5).
Il diodo zener è caratterizzato dai seguenti parametri:
Tensione nominale di stabilizzazione Ust. nom - tensione nominale
sul diodo zener in modalità operativa (a una data corrente di stabilizzazione);
corrente di stabilizzazione nominale Ist.nom - corrente attraverso il diodo zener a
tensione nominale di stabilizzazione;
corrente di stabilizzazione minima Ist min - il valore corrente più piccolo
stabilizzazione, in cui la modalità di guasto è stabile;
corrente di stabilizzazione massima consentita Ist max - corrente massima
stabilizzazione, in cui il riscaldamento dei diodi zener non va oltre i limiti consentiti.
Resistenza differenziale
Rst - rapporto di incremento della tensione
stabilizzazione all'incremento della corrente di stabilizzazione che la provoca: Rst =
TKN - coefficiente di temperatura della tensione di stabilizzazione:
TKN
Ust / Ist.
U st.nom.
100%
U st.nom. T
- variazione relativa della tensione al diodo zener ridotta a uno
grado.
Ust.nom.< 5В – при туннельном пробое.
Ust.nom. > 5V - con un guasto a valanga.
I parametri dei diodi zener includono anche la massima corrente diretta consentita
Imax, la corrente impulsiva massima consentita Ipr. e max, la massima consentita
potenza dissipata P max.

Stabilizzatore di tensione parametrico (Fig. 9.). Serve a fornire
tensione costante sul carico (Un) quando si modifica la tensione costante
alimentazione (Upit) o ​​resistenza di carico (Rn).
Il carico (utenza) è collegato in parallelo al diodo zener. restrittivo
resistenza (Rogr) serve a stabilire e mantenere la modalità corretta
stabilizzazione. Tipicamente, Rogr viene calcolato per il punto medio del CVC di un diodo zener (Fig. 5).
Il circuito fornisce la stabilizzazione della tensione grazie alla ridistribuzione delle correnti IVD e
IN
Analizziamo il funzionamento del circuito.
Secondo la seconda legge, scriviamo il rapporto: Upit \u003d (IVD + IN) Rogr + Un
La modifica della tensione di alimentazione su Upit comporta un incremento
tensione al carico su Un e correnti IVD = Un / rst, IН = Un / Rn. Scriviamo
equazione originale per gli incrementi:
Upit \u003d (Un / rst + Un / Rn) Rlimit + Un = Un (1 / rst + 1 / Rn) Rlimit + Un.
Risolviamolo rispetto a Un, otteniamo Un = Un/
Poiché Rogr/rst è grande, Un è piccolo. Più Rogr e meno prima, meno
variazioni della tensione di uscita.
Calcolo del circuito (solitamente impostato Upit. e RN):
Scegliere un diodo zener VD1 dalle condizioni:
e Ist.nom.> In.
2) Calcolo
Rogr.
Tu dentro. U st.nom.
io st.nom.
U st.nom. Tu fuori.
Varietà di diodi zener:
1. Precisione. Hanno un piccolo valore di TKN e un valore normalizzato
Ust.nom. Il piccolo TKN si ottiene collegando in serie con il diodo zener
(VD2) con diodi TKN positivi (VD1) nella direzione in avanti, il cui TKN
negativo. Poiché il TKN totale è uguale alla loro somma, risulta essere piccolo in termini di
misurare.
2. Diodo zener a due anodi. Consiste di due diodi zener inclusi
in modo antisequenziale e viene utilizzato per stabilizzare l'ampiezza delle variabili
sottolinea.
Gli stabistori sono diodi a semiconduttore in cui per
la stabilizzazione della tensione utilizza un ramo diretto della caratteristica corrente-tensione. Come
diodi, la base è fortemente drogata con impurità (rb → 0), e quindi la loro diretta
il ramo è quasi verticale. I parametri Stabistor sono simili
parametri del diodo zener. Sono usati per stabilizzare piccoli
tensione (Ust.nom. ≈0,6 V).), corrente stabistor - da 1 mA a diversi
decine di mA e TKN negativo.

2.9. Tunnel e diodi invertiti

Al confine di strutture p-n fortemente drogate (degenerate) con una concentrazione di impurità
c'è un effetto tunnel. n 10 20 e/cm 3
Si manifesta nel fatto che con un pregiudizio in avanti sul ramo diretto della caratteristica I-V,
sezione discendente AB con resistenza negativa Rdif = U/ I|AB=r- 0.
La linea tratteggiata sul grafico mostra il CVC del diodo.
Ciò consente l'uso di un tale diodo in amplificatori e generatori elettrici.
fluttuazioni nella gamma delle microonde, così come nei dispositivi a impulsi.
Con la polarizzazione inversa, la corrente dovuta alla rottura del tunneling aumenta bruscamente al minimo
tensioni.
I parametri principali del diodo tunnel sono i seguenti:
corrente di picco e tensione di picco Ip, Up - corrente e tensione nel punto A;
corrente e tensione di valle IB - corrente e tensione nel punto B;
rapporto delle correnti Ip/Iv;
tensione di picco - tensione diretta corrispondente alla corrente di picco;
tensione di soluzione Up - tensione diretta, maggiore della tensione di valle, a
dove la corrente è uguale al picco; induttanza LD - induttanza serie totale
diodo in determinate condizioni; capacità specifica Sd / Ip - il rapporto tra la capacità del tunnel
diodo alla corrente di picco; resistenza differenziale gdif - reciproco di
la pendenza del CVC; frequenza di risonanza del diodo tunnel fo - frequenza calcolata, a
quale la reattanza totale della giunzione pn e l'induttanza del case
il diodo tunnel svanisce; frequenza resistiva limite fR - calcolata
frequenza alla quale il componente attivo dell'impedenza serie
un circuito costituito da una giunzione p-n e da una resistenza di perdita si annulla; rumore
diodo tunnel costante Ksh - valore che determina la cifra di rumore del diodo;
resistenza alla perdita del diodo tunnel Rn - la resistenza totale del cristallo,
connessioni di contatto e conclusioni.
I parametri massimi consentiti includono la costante massima consentita
corrente diretta del diodo tunnel Ipr max, massima corrente di impulso continua consentita
Ipr.i max massima corrente inversa diretta ammissibile Irev max,
la massima potenza a microonde consentita Rsvch max dissipata dal diodo.

Schema del generatore di oscillazioni armoniche su
TD è mostrato in fig. . Scopo degli elementi: R1,
R2 - resistori, imposta il punto operativo del tunnel
diodo al centro della sezione CVC con negativo
resistenza; Lk, Ck – circuito oscillatorio; Sbl
capacità
blocco,
Di
variabile
componente, collega il diodo tunnel
parallelo al circuito oscillatorio.
diodo tunnel collegato in parallelo
vibrazionale
contorno
compensa
loro
negativo
resistenza
resistenza
perdite del circuito oscillatorio, e quindi oscillazioni
può continuare all'infinito.
I diodi invertiti sono un tipo
diodi tunnel. La loro concentrazione di impurità
un po' meno che nei tunnel. A causa di ciò,
loro
assente
complotto
Con
negativo
resistenza. Su un ramo dritto fino allo stress
0,3-0,4 V
disponibile
in pratica
orizzontale
sezione con una piccola corrente continua (Fig. .), mentre
Come
attuale
inversione
rami
inizio
Con
piccolo
sollecitazioni, a causa della rottura del tunnel, bruscamente
aumenta. In questi diodi, per piccole variabili
segnali,
diretto
ramo
Potere
contare
Non
conduttivo e viceversa conduttivo. Quindi e
il nome di questi diodi.
Convertito
diodi
sono usati
Per
rettifica di segnali a microonde di piccole ampiezze (100300) mV.

2.10. Marcatura dei diodi a semiconduttore

La marcatura è composta da sei elementi, ad esempio:
KD217A
o K C 1 9 1 E
123456
123456
1 - Lettera o numero, indica il tipo di materiale di cui è composto il diodo:
1 o G - Ge (germanio); 2 o K - Si (silicio); 3 o A - GeAs.
2 - lettera, indica il tipo di diodo in base al suo scopo funzionale:
D - diodo; C - diodo zener, stabistore; B - varicap; I - diodo tunnel; UN -
diodi a microonde.
3. Scopo e proprietà elettriche.
4 e - 5 indicano il numero di serie dello sviluppo o le proprietà elettriche
(nei diodi zener - questa è la tensione di stabilizzazione; nei diodi - ordinale
numero).
6. - Lettera, indica la divisione dei diodi in gruppi parametrici (in
diodi raddrizzatori - divisione per parametro Uobr.max, in diodi zener
divisione secondo TKN).

Disciplina: Ingegneria Elettrica ed Elettronica

Docente: Pogodin Dmitry Vadimovich
dottorato di ricerca,
Professore Associato del Dipartimento di RIIT
(Dipartimento di Radioelettronica e
informazioni e misurazioni
tecnologia)
elettrico ed elettronico

diapositiva 1

diapositiva 2

Conduttori, dielettrici e semiconduttori. Conduttività elettrica intrinseca (elettrone-lacuna). Conducibilità elettrica delle impurità (elettrone-lacuna). Transizione elettrone-lacuna. Contatto di due semiconduttori con conducibilità p e n. Transizione P-n e sue proprietà. La struttura di un diodo a semiconduttore. Volt - ampere caratteristico di un diodo a semiconduttore. * * * * Applicazione di semiconduttori (rettifica AC)*. Raddrizzatore AC a onda intera.* Raddrizzatore AC a onda intera.* LED*.

diapositiva 3

Questa versione della presentazione include 25 diapositive su 40, alcune delle quali sono limitate. La presentazione è di natura dimostrativa. La versione completa della presentazione contiene quasi tutto il materiale sull'argomento "Semiconduttori", oltre a materiale aggiuntivo che dovrebbe essere studiato più in dettaglio nel corso specializzato di fisica e matematica. La versione completa della presentazione può essere scaricata dal sito Web dell'autore LSLSm.narod.ru.

diapositiva 4

Non conduttori (dielettrici)

conduttori

Prima di tutto, spieghiamo il concetto stesso: un semiconduttore.

In base alla capacità di condurre cariche elettriche, le sostanze sono suddivise condizionatamente in conduttori e non conduttori di elettricità.

Corpi e sostanze in cui creare elettricità sono chiamati conduttori.

I corpi e le sostanze in cui è impossibile creare una corrente elettrica sono chiamati correnti non conduttori.

Metalli, carbone, acidi, soluzioni saline, alcali, organismi viventi e molti altri corpi e sostanze.

Aria, vetro, paraffina, mica, vernici, porcellana, gomma, plastica, resine varie, liquidi oleosi, legno secco, stoffa asciutta, carta e altre sostanze.

I semiconduttori in termini di conducibilità elettrica occupano un posto intermedio tra conduttori e non conduttori.

diapositiva 5

Boro B, carbonio C, silicio Si, fosforo P, zolfo S, germanio Ge, arsenico As, selenio Se, stagno Sn, antimonio Sb, tellurio Te e iodio I.

I semiconduttori sono un numero di elementi della tavola periodica, la maggior parte dei minerali, vari ossidi, solfuri, tellururi e altri composti chimici.

diapositiva 6

Un atomo è costituito da un nucleo caricato positivamente e da elettroni caricati negativamente che ruotano attorno al nucleo in orbite stabili.

Il guscio elettronico dell'atomo di germanio è costituito da 32 elettroni, quattro dei quali ruotano nella sua orbita esterna.

Il guscio elettronico dell'atomo

nucleo dell'atomo

Quanti elettroni ha un atomo di germanio?

I quattro elettroni esterni, chiamati elettroni di valenza, definiscono essenzialmente l'atomo di germanio. L'atomo di germanio tende ad acquisire una struttura stabile inerente agli atomi dei gas inerti e differisce dal fatto che c'è sempre un numero rigorosamente definito di elettroni nella loro orbita esterna (ad esempio, 2, 8, 18, ecc.). per acquisire una struttura simile, l'atomo di germanio dovrebbe portare altri quattro elettroni nell'orbita esterna.

Diapositiva 7

Diapositiva 8

All'aumentare della temperatura, alcuni degli elettroni di valenza possono guadagnare energia sufficiente per rompere i legami covalenti. Quindi gli elettroni liberi (elettroni di conduzione) appariranno nel cristallo. Allo stesso tempo, nei siti di rottura del legame si formano posti vacanti che non sono occupati da elettroni. Questi posti vacanti sono chiamati buchi.

ρmet = f(T) ρsemi = f(T)

Aumentare la temperatura del semiconduttore.

Gli elettroni di valenza in un cristallo di germanio sono legati agli atomi molto più fortemente che nei metalli; pertanto, la concentrazione di elettroni di conduzione a temperatura ambiente nei semiconduttori è di molti ordini di grandezza inferiore rispetto ai metalli. Vicino alla temperatura dello zero assoluto in un cristallo di germanio, tutti gli elettroni sono coinvolti nella formazione di legami. Un tale cristallo non conduce elettricità.

Con un aumento della temperatura del semiconduttore per unità di tempo, si formano un numero maggiore di coppie elettrone-lacuna.

La dipendenza della resistività ρ del metallo dalla temperatura assoluta T

Autoconduttività elettrica

Diapositiva 9

Il meccanismo di conduzione elettrone-lacuna si manifesta solo nei semiconduttori puri (cioè senza impurità) ed è quindi chiamato conducibilità elettrica intrinseca.

Conducibilità elettrica delle impurità (elettrone-lacuna).

La conducibilità dei semiconduttori in presenza di impurità è chiamata conducibilità delle impurità.

Impurità (elettronica) conducibilità elettrica.

Impurità (foro) conducibilità elettrica.

Modificando la concentrazione di impurità, è possibile aumentare significativamente il numero di portatori di carica di un segno o di un altro e creare semiconduttori con una concentrazione predominante di portatori di carica negativa o positiva.

I centri di impurità possono essere: atomi o ioni di elementi chimici incorporati nel reticolo del semiconduttore; atomi o ioni in eccesso incorporati negli interstizi del reticolo; vari altri difetti e distorsioni nel reticolo cristallino: nodi vuoti, crepe, spostamenti che si verificano durante le deformazioni cristalline, ecc.

Diapositiva 10

La conduttività elettronica si verifica quando gli atomi pentavalenti (ad esempio arsenico, As) vengono introdotti in un cristallo di germanio con atomi tetravalenti.

Più contenuto della diapositiva versione completa presentazioni.

diapositiva 11

diapositiva 12

Diapositiva 14

diapositiva 15

diapositiva 16

La capacità di una giunzione n-p di far passare la corrente praticamente in una sola direzione viene utilizzata in dispositivi chiamati diodi a semiconduttore. I diodi a semiconduttore sono realizzati con cristalli di silicio o germanio. Durante la loro fabbricazione, un'impurità viene fusa in un cristallo con un certo tipo di conduttività, che fornisce un diverso tipo di conduttività.

Raffigurano i diodi a semiconduttore accesi schemi elettrici sotto forma di un triangolo e un segmento tracciato attraverso uno dei suoi vertici parallelo al lato opposto. A seconda dello scopo del diodo, la sua designazione può contenere caratteri aggiuntivi. In ogni caso, la punta acuminata del triangolo indica la direzione del flusso di corrente diretto attraverso il diodo. Il triangolo corrisponde alla regione p ed è talvolta chiamato anodo o emettitore, e il segmento di linea retta corrisponde alla regione n ed è chiamato catodo o base.

Base B Emettitore E

Diapositiva 17

Diapositiva 18

In base alla progettazione, i diodi a semiconduttore possono essere planari o puntiformi.

Di norma, i diodi sono costituiti da un cristallo di germanio o silicio, con conducibilità di tipo n. Una goccia di indio viene fusa in una delle superfici cristalline. A causa della diffusione degli atomi di indio nelle profondità del secondo cristallo, si forma una regione di tipo p. Il resto del cristallo ha ancora conduttività di tipo n. Tra di loro si verifica una transizione p-n. Per evitare l'esposizione all'umidità e alla luce, oltre che per resistenza, il cristallo è racchiuso in un alloggiamento che fornisce contatti. I diodi al germanio e al silicio possono funzionare in diversi intervalli di temperatura e con correnti di diverse intensità e tensioni.

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lezione, aggiunta il 10/04/2013


Diodi raddrizzatori Schottky. Tempo di ricarica della capacità della barriera di transizione e resistenza della base del diodo. CVC di un diodo Schottky al silicio 2D219 a diverse temperature. diodi impulsivi. Nomenclatura parti costitutive dispositivi semiconduttori discreti.

abstract, aggiunto il 20/06/2011


Vantaggi fondamentali di dispositivi e dispositivi optoelettronici. Il compito principale e i materiali dei fotorilevatori. Meccanismi di generazione di portatori minoritari nella regione di carica spaziale. Fotorivelatori discreti MPD (metallo - dielettrico - semiconduttore).

abstract, aggiunto il 12/06/2017


informazioni generali sui semiconduttori. Dispositivi, la cui azione si basa sull'uso delle proprietà dei semiconduttori. Caratteristiche e parametri dei diodi raddrizzatori. Parametri e scopo dei diodi zener. Caratteristica corrente-tensione di un diodo tunnel.

abstract, aggiunto il 24/04/2017


Fondamenti fisici dell'elettronica dei semiconduttori. Fenomeni superficiali e di contatto nei semiconduttori. Diodi e resistori a semiconduttore, fotovoltaico dispositivi a semiconduttore. Transistor bipolari e ad effetto di campo. Circuiti integrati analogici.

tutorial, aggiunto il 09/06/2017


diodi raddrizzatori. Parametri operativi del diodo. Circuito equivalente di un diodo raddrizzatore per il funzionamento alle frequenze delle microonde. diodi impulsivi. Diodi Zener (diodi di riferimento). Parametri fondamentali e caratteristica corrente-tensione del diodo zener.

Conducibilità elettrica dei semiconduttori, azione dei dispositivi a semiconduttore. Ricombinazione di elettroni e lacune in un semiconduttore e loro ruolo nello stabilire concentrazioni di equilibrio. Resistenze a semiconduttore non lineari. Bande di energia superiori consentite.

lezione, aggiunta il 10/04/2013


Caratteristica corrente-tensione di un diodo tunnel. Descrizioni di un varicap che utilizza la capacità di una giunzione p-n. Studio delle modalità operative dei fotodiodi. Diodi emettitori di luce - convertitori di energia della corrente elettrica in energia di radiazione ottica.

presentazione, aggiunta il 20/07/2013


Determinazione del valore di resistenza del resistore limitatore. Calcolo della tensione a vuoto della giunzione del diodo. Dipendenza dalla temperatura della conduttività specifica di un semiconduttore di impurità. Considerazione della struttura e del principio di funzionamento di un tiristore a diodi.

test, aggiunto il 26/09/2017


Gruppi di resistori a semiconduttore. Varistori, non linearità volt. I fotoresistori sono dispositivi a semiconduttore che cambiano la loro resistenza sotto l'azione di un flusso luminoso. Massima sensibilità spettrale. Diodi semiconduttori planari.

Descrizione della presentazione sulle singole slide:

1 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

2 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Diodo - dispositivi elettrovuoto o semiconduttori che passano corrente elettrica alternata in una sola direzione e hanno due contatti per l'inclusione in un circuito elettrico.

3 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Un diodo ha due terminali chiamati anodo e catodo. Quando un diodo è collegato a un circuito elettrico, la corrente fluisce dall'anodo al catodo. La capacità di condurre corrente in una sola direzione è la proprietà principale di un diodo. I diodi appartengono alla classe dei semiconduttori e sono considerati componenti elettronici attivi (resistori e condensatori sono passivi).

4 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

La conduzione unilaterale del diodo è la sua proprietà principale. Questa proprietà determina lo scopo del diodo: – conversione di oscillazioni modulate ad alta frequenza in correnti di frequenza audio (rilevamento); – Raddrizzatore da CA a CC Proprietà del diodo

5 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Classificazione dei diodi Secondo il materiale semiconduttore iniziale, i diodi sono divisi in quattro gruppi: germanio, silicio, arseniuro di gallio e fosfuro di indio. I diodi al germanio sono ampiamente utilizzati nei ricevitori a transistor perché hanno un coefficiente di trasferimento più elevato rispetto ai diodi al silicio. Ciò è dovuto alla loro maggiore conduttività a bassa tensione (circa 0,1…0,2 V) di un segnale ad alta frequenza all'ingresso del rivelatore e ad una resistenza di carico relativamente bassa (5…30 kOhm). Diodi a semiconduttore

6 scivolo

Descrizione della diapositiva:

Secondo il design e le caratteristiche tecnologiche, i diodi sono puntiformi e planari. Secondo il loro scopo, i diodi a semiconduttore sono suddivisi nei seguenti gruppi principali: raddrizzatore, universale, impulso, varicap, diodi zener (diodi di riferimento), stabistori, diodi tunnel, diodi invertiti, a valanga (LPD), tiristori, fotodiodi, LED e optoaccoppiatori.

7 scivolo

Descrizione della diapositiva:

I diodi sono caratterizzati dai seguenti parametri elettrici principali: - corrente che attraversa il diodo nella direzione diretta (corrente diretta Ipr); - corrente che attraversa il diodo in verso opposto (corrente inversa Iobr); – la CORRENTE rettificata massima ammissibile rett. Massimo; – la massima corrente continua ammissibile I pr.dop.; - tensione continua U n p; - tensione inversa e circa R; - la massima tensione inversa consentita e arr.max - capacità Cd tra i terminali del diodo; – dimensioni e range di temperatura di esercizio

8 scivolo

Descrizione della diapositiva:

Quando si collega un diodo in un circuito, è necessario rispettare la corretta polarità. Per facilitare la determinazione della posizione del catodo e dell'anodo, vengono applicati segni speciali sulla custodia o su uno dei terminali del diodo. Esistono vari modi per contrassegnare i diodi, ma molto spesso viene applicata una striscia anulare sul lato della custodia corrispondente al catodo. Se non è presente la marcatura del diodo, è possibile determinare i terminali dei diodi a semiconduttore utilizzando un dispositivo di misurazione: il diodo trasmette corrente solo in una direzione Funzionamento del diodo

9 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Il funzionamento di un diodo può essere visualizzato con un semplice esperimento. Se una batteria è collegata al diodo tramite una lampada a incandescenza a bassa potenza in modo che il terminale positivo della batteria sia collegato all'anodo e il terminale negativo al catodo del diodo, la corrente fluirà nel circuito elettrico risultante e la lampada si accenderà. Il valore massimo di questa corrente dipende dalla resistenza della giunzione a semiconduttore del diodo e dalla tensione continua ad essa applicata. Questo stato Il diodo è chiamato aperto, la corrente che lo attraversa è chiamata corrente continua Ipr e la tensione ad esso applicata, a causa della quale il diodo si è rivelato aperto, è chiamata tensione continua Upr. Se i terminali del diodo sono invertiti, la lampada non si illuminerà, poiché il diodo sarà nello stato chiuso e fornirà una forte resistenza alla corrente nel circuito. Vale la pena notare che una piccola corrente attraverso la giunzione a semiconduttore del diodo scorrerà ancora nella direzione opposta, ma rispetto alla corrente continua sarà così piccola che la lampadina non reagirà nemmeno. Tale corrente è chiamata corrente inversa Iobr e la tensione che la crea è chiamata tensione inversa Uobr.

10 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Diodi di marcatura Sul corpo del diodo di solito indicano il materiale semiconduttore da cui è realizzato (lettera o numero), tipo (lettera), scopo o proprietà elettriche del dispositivo (numero), la lettera corrispondente al tipo di dispositivo e la data di fabbricazione, così come il suo simbolo. Il simbolo del diodo (anodo e catodo) indica come deve essere collegato il diodo sulle schede del dispositivo. Il diodo ha due terminali, uno dei quali è il catodo (meno) e l'altro è l'anodo (più). Un'immagine grafica condizionale sul corpo del diodo viene applicata sotto forma di una freccia che indica la direzione in avanti, se non è presente alcuna freccia, viene inserito un segno "+". Sui terminali piatti di alcuni diodi (ad esempio la serie D2) è impresso direttamente il simbolo del diodo e la sua tipologia. Quando si applica un codice colore, un segno colorato, un punto o una striscia viene applicato più vicino all'anodo (Fig. 2.1). Per alcuni tipi di diodi, la marcatura a colori viene utilizzata sotto forma di punti e strisce (Tabella 2.1). I diodi di vecchio tipo, in particolare i diodi puntiformi, sono stati prodotti con un design in vetro ed erano contrassegnati con la lettera "D" con l'aggiunta di un numero e una lettera che indicava il sottotipo del dispositivo. I diodi planari al germanio-indio erano designati "D7".

11 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Sistema di notazione Il sistema di notazione consiste di quattro elementi. Il primo elemento (lettera o numero) indica l'originale materiale semiconduttore da cui è composto il diodo: G o 1 - germanio * K o 2 - silicio, A o 3 - arseniuro di gallio, I o 4 - fosfuro di indio. Il secondo elemento è una lettera che indica la classe o il gruppo del diodo. Il terzo elemento è un numero che determina lo scopo o le proprietà elettriche del diodo. Il quarto elemento indica il numero di sequenza sviluppo tecnologico diodo ed è designato dalla A alla Z. Ad esempio, il diodo KD202A sta per: K - materiale, silicio, D - diodo raddrizzatore, 202 - scopo e numero di sviluppo, A - varietà; 2S920 - diodo zener al silicio ad alta potenza di tipo A; AIZ01B - un diodo tunnel al fosfuro di indio di un tipo di commutazione di tipo B. A volte ci sono diodi designati da sistemi obsoleti: DG-Ts21, D7A, D226B, D18. I diodi D7 differiscono dai diodi DG-Ts in un design dell'alloggiamento interamente in metallo, per cui funzionano in modo più affidabile in un'atmosfera umida. I diodi al germanio del tipo DG-Ts21 ... DG-Ts27 e i diodi D7A ... D7Zh vicini a loro nelle caratteristiche vengono solitamente utilizzati nei raddrizzatori per alimentare apparecchiature radio da una rete a corrente alternata. Il simbolo del diodo non sempre include alcuni dati tecnici, quindi devono essere cercati nei libri di riferimento sui dispositivi a semiconduttore. Un'eccezione è la designazione di alcuni diodi con le lettere KS o un numero invece di K (ad esempio, 2C): diodi zener e stabistori al silicio. Dopo queste designazioni ci sono tre cifre, se queste sono le prime cifre: 1 o 4, quindi prendendo le ultime due cifre e dividendole per 10 otteniamo la tensione di stabilizzazione Ust. Ad esempio, KS107A è uno stabistor, Ust = 0,7 V, 2S133A è un diodo zener, Ust = 3,3 V. Se la prima cifra è 2 o 5, le ultime due cifre mostrano Ust, ad esempio KS 213B - Ust = 13 V, 2C 291A - 0Ust \u003d 91 V, se il numero è 6, è necessario aggiungere 100 V alle ultime due cifre, ad esempio KS 680A - Ust \u003d 180 V.

12 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Schema strutturale di un diodo a semiconduttore con giunzione p - n: 1 - cristallo; 2 - conclusioni (indirizzi attuali); 3 - elettrodi (contatti ohmici); 4 - piano p - giunzione n. Tipica caratteristica corrente-tensione di un diodo a semiconduttore con giunzione p - n: U - tensione ai capi del diodo; I - corrente attraverso il diodo; U*obr e I*obr - la massima tensione inversa consentita e la corrispondente corrente inversa; Uct - tensione di stabilizzazione.

13 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Circuito equivalente a piccolo segnale (per bassi livelli di segnale) di un diodo a semiconduttore con giunzione p - n: rp-n - resistenza non lineare della giunzione p - n; rb è la resistenza del volume del semiconduttore (base del diodo); ryt - resistenza alle perdite superficiali; SB - capacità barriera p - n-giunzione; Cdif - capacità di diffusione dovuta all'accumulo di cariche mobili nella base a tensione continua; Sk - capacità del corpo; Lk - induttanza dei cavi di corrente; A e B sono conclusioni. La linea continua mostra la connessione degli elementi relativi all'effettiva giunzione p - n. Caratteristiche corrente-tensione dei diodi tunnel (1) e invertiti (2): U - tensione ai capi del diodo; I - corrente attraverso il diodo

14 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Diodi a semiconduttore ( aspetto): 1 - diodo raddrizzatore; 2 - fotodiodo; 3 - diodo a microonde; 4 e 5 - array di diodi; 6- diodo a impulsi. Custodie diodi: 1 e 2 - metallo-vetro; 3 e 4 - metallo-ceramica; 5 - plastica; 6 - vetro

15 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Diodo Schottky I diodi Schottky hanno una caduta di tensione molto bassa e sono più veloci dei diodi convenzionali. Un diodo zener / Zener diode / Un diodo zener impedisce alla tensione di superare una certa soglia in una particolare sezione del circuito. Può svolgere funzioni sia protettive che restrittive, funzionano solo nei circuiti CC. Durante il collegamento, osservare la polarità. I diodi Zener dello stesso tipo possono essere collegati in serie per aumentare la tensione stabilizzata o formare un partitore di tensione. Varicap Varicap (altrimenti diodo capacitivo) cambia la sua resistenza a seconda della tensione applicata ad esso. Viene utilizzato come condensatore variabile controllato, ad esempio, per sintonizzare circuiti oscillatori ad alta frequenza.

16 diapositiva

Descrizione della diapositiva:

Tiristore Il tiristore ha due stati stabili: 1) chiuso, cioè lo stato di bassa conducibilità, 2) aperto, cioè lo stato di alta conducibilità. In altre parole, è in grado di passare da uno stato chiuso a uno stato aperto sotto l'azione di un segnale. Il tiristore ha tre uscite, oltre all'anodo e al catodo, c'è anche un elettrodo di controllo: viene utilizzato per trasferire il tiristore allo stato attivo. I moderni tiristori importati sono prodotti anche nelle custodie TO-220 e TO-92.I tiristori sono spesso utilizzati nei circuiti per il controllo della potenza, per l'avviamento regolare dei motori o per l'accensione delle lampadine. I tiristori ti consentono di controllare grandi correnti. Per alcuni tipi di tiristori, la corrente diretta massima raggiunge 5000 A o più e il valore della tensione nello stato chiuso è fino a 5 kV. Potenti tiristori di potenza del tipo T143 (500-16) sono utilizzati negli armadi di controllo dei motori elettrici, convertitori di frequenza

Descrizione della diapositiva:

Diodo a infrarossi I LED a infrarossi (abbreviati come diodi IR) emettono luce nella gamma degli infrarossi. I campi di applicazione dei LED infrarossi sono la strumentazione ottica, i dispositivi di controllo remoto, i dispositivi di opto-commutazione, le linee di comunicazione wireless. I diodi IR sono designati allo stesso modo dei LED. I diodi a infrarossi emettono luce al di fuori del campo visibile, il bagliore del diodo IR può essere visto e visualizzato, ad esempio, attraverso una fotocamera cellulare, questi diodi vengono utilizzati anche nelle telecamere a circuito chiuso, in particolare sulle telecamere stradali in modo che l'immagine sia visibile di notte. Fotodiodo Un fotodiodo converte la luce che colpisce la sua area fotosensibile in corrente elettrica e trova applicazione nella conversione della luce in un segnale elettrico.

Sezioni: Fisica, Concorso "Presentazione per la lezione"

Presentazione per la lezione

Indietro avanti

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Lezione in 10a elementare.

Soggetto: R- E N- tipi. diodo a semiconduttore. Transistor.

Obiettivi:

• educativo: formare un'idea di media liberi carica elettrica nei semiconduttori in presenza di impurità in termini di teoria elettronica e fare affidamento su questa conoscenza per scoprire l'essenza fisica della giunzione p-n; insegnare agli studenti a spiegare il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore, sulla base della conoscenza della natura fisica della giunzione p-n;
• sviluppando: sviluppare il pensiero fisico degli studenti, la capacità di formulare autonomamente conclusioni, espandere l'interesse cognitivo, l'attività cognitiva;
• educativo: continuare la formazione della visione scientifica del mondo degli scolari.

Attrezzatura: presentazione sull'argomento:"Semiconduttori. Corrente elettrica attraverso il contatto a semiconduttore R- E N- tipi. diodo a semiconduttore. Transistor, proiettore multimediale.

Durante le lezioni

I. Momento organizzativo.

II. Imparare nuovo materiale.

diapositiva 1.

Diapositiva 2. Semiconduttore - una sostanza in cui la resistività può variare in un ampio intervallo e diminuisce molto rapidamente con l'aumentare della temperatura, il che significa che la conduttività elettrica (1/R) aumenta.

Si osserva nel silicio, nel germanio, nel selenio e in alcuni composti.

Diapositiva 3.

Meccanismo di conduzione nei semiconduttori

diapositiva 4.

I cristalli semiconduttori hanno un reticolo cristallino atomico, dove l'esterno Diapositiva 5. gli elettroni sono legati agli atomi vicini da legami covalenti.

A basse temperature, i semiconduttori puri non hanno elettroni liberi e si comportano come dielettrici.

I semiconduttori sono puri (senza impurità)

Se il semiconduttore è puro (senza impurità), allora ha una sua conduttività, che è piccola.

Esistono due tipi di conduzione intrinseca:

diapositiva 6. 1) elettronico (conducibilità "n" - tipo)

A basse temperature nei semiconduttori, tutti gli elettroni sono associati ai nuclei e la resistenza è grande; all'aumentare della temperatura, l'energia cinetica delle particelle aumenta, i legami si rompono e compaiono elettroni liberi - la resistenza diminuisce.

Gli elettroni liberi si muovono in direzione opposta al vettore campo elettrico.

La conduttività elettronica dei semiconduttori è dovuta alla presenza di elettroni liberi.

Diapositiva 7.

2) foro (conducibilità "p" - tipo)

Con un aumento della temperatura, i legami covalenti tra gli atomi vengono distrutti, effettuati da elettroni di valenza, e si formano luoghi con un elettrone mancante: un "buco".

Può muoversi attraverso il cristallo, perché. il suo posto può essere sostituito da elettroni di valenza. Spostare un "buco" equivale a spostare una carica positiva.

Il buco si muove nella direzione del vettore dell'intensità del campo elettrico.

Oltre al riscaldamento, la rottura dei legami covalenti e la comparsa della conduttività intrinseca dei semiconduttori può essere causata dall'illuminazione (fotoconduttività) e dall'azione di forti campi elettrici. Pertanto, anche i semiconduttori hanno conducibilità del foro.

La conducibilità totale di un semiconduttore puro è la somma delle conducibilità di tipo "p" e "n" ed è chiamata conducibilità elettrone-lacuna.

Semiconduttori in presenza di impurità

Tali semiconduttori hanno la loro conduttività + impurità.

La presenza di impurità aumenta notevolmente la conducibilità.

Quando la concentrazione di impurità cambia, il numero di portatori di corrente elettrica - elettroni e lacune - cambia.

La capacità di controllare la corrente è alla base dell'uso diffuso dei semiconduttori.

Esistere:

Diapositiva 8. 1) impurità del donatore (donazione)- Sono ulteriori fornitori elettroni in cristalli semiconduttori, donano facilmente elettroni e aumentano il numero di elettroni liberi nel semiconduttore.

diapositiva 9. Questi sono conduttori "n" - tipo, cioè. semiconduttori con impurità donatrici, dove il principale portatore di carica sono gli elettroni e la minoranza sono i buchi.

Tale semiconduttore ha conduzione di impurezze elettroniche. Ad esempio, l'arsenico.

Diapositiva 10. 2) impurità accettore (ricezione)- creare "buchi" prendendo gli elettroni in se stessi.

Questi sono semiconduttori "p" - digitare, cioè. semiconduttori con impurità accettori, dove il principale portatore di carica sono i buchi e la minoranza sono gli elettroni.

Tale semiconduttore ha conducibilità delle impurità del foro. Diapositiva 11. Ad esempio, indio. diapositiva 12.

Consideriamo quali processi fisici si verificano quando due semiconduttori entrano in contatto tipo diverso conduttività o, come si suol dire, nella giunzione pn.

Diapositiva 13-16.

Proprietà elettriche della giunzione "p-n".

giunzione "p-n" (o giunzione elettrone-lacuna) - l'area di contatto di due semiconduttori, dove la conduttività cambia da elettrone a lacuna (o viceversa).

In un cristallo semiconduttore, tali regioni possono essere create introducendo impurità. Nella zona di contatto di due semiconduttori con diversa conducibilità, avverrà la diffusione reciproca. elettroni e lacune, e si forma uno strato elettrico bloccante. Il campo elettrico dello strato barriera impedisce l'ulteriore transizione di elettroni e lacune attraverso il confine. Lo strato barriera ha una maggiore resistenza rispetto ad altre aree del semiconduttore.

Il campo elettrico esterno influisce sulla resistenza dello strato barriera.

Nella direzione diretta (di passaggio) del campo elettrico esterno, la corrente elettrica passa attraverso il confine di due semiconduttori.

Perché elettroni e lacune si muovono l'uno verso l'altro verso l'interfaccia, quindi gli elettroni, attraversando l'interfaccia, riempiono le lacune. Lo spessore dello strato barriera e la sua resistenza diminuiscono continuamente.

passaggio modalità p-n transizione:

Con la direzione di blocco (inversa) del campo elettrico esterno, la corrente elettrica non passerà attraverso l'area di contatto dei due semiconduttori.

Perché elettroni e lacune si spostano dal confine in direzioni opposte, quindi lo strato di blocco si ispessisce, la sua resistenza aumenta.

Modalità di giunzione p-n a ritenuta:

Pertanto, la transizione elettrone-lacuna ha conduzione unilaterale.

Diodi a semiconduttore

Un semiconduttore con una giunzione "p-n" è chiamato diodo semiconduttore.

Ragazzi, scrivete nuovo argomento: "Diodo a semiconduttore".
"Quale altro idiota c'è?" chiese Vasechkin con un sorriso.
- Non un idiota, ma un diodo! - rispose l'insegnante, - Diodo, che significa avere due elettrodi, un anodo e un catodo. Sei chiaro?
“Ma Dostoevskij ha un'opera del genere - "L'idiota", ha insistito Vasechkin.
- Sì, c'è, e allora? Sei a lezione di fisica, non di letteratura! Ti chiedo di non confondere più un diodo con un idiota!

Diapositiva 17-21.

Quando un campo elettrico viene applicato in una direzione, la resistenza del semiconduttore è grande, nella direzione opposta, la resistenza è piccola.

I diodi a semiconduttore sono gli elementi principali dei raddrizzatori CA.

Diapositiva 22-25.

transistor chiamati dispositivi a semiconduttore progettati per amplificare, generare e convertire le oscillazioni elettriche.

Transistor a semiconduttore - vengono utilizzate anche le proprietà delle giunzioni "p-n", - i transistor sono utilizzati nei circuiti dei dispositivi elettronici.

La grande "famiglia" di dispositivi a semiconduttore chiamati transistor comprende due tipi: bipolari e di campo. I primi, per distinguerli in qualche modo dai secondi, sono spesso chiamati transistor ordinari. I transistor bipolari sono i più utilizzati. È con loro che possiamo cominciare. Il termine "transistor" è formato da due parole inglesi: trasferimento - convertitore e resistore - resistenza. In una forma semplificata, un transistor bipolare è una piastra semiconduttrice con tre (come in una torta a strati) regioni alternate di diversa conduttività elettrica (Fig. 1), che formano due giunzioni p-n. Le due regioni estreme hanno la conduttività elettrica di un tipo, quella centrale - la conduttività elettrica di un altro tipo. Ogni regione ha il proprio punto di contatto. Se la conducibilità elettrica del foro prevale nelle regioni estreme e la conduttività elettronica in quella centrale (Fig. 1, a), allora un tale dispositivo è chiamato transistor p-n-p. In un transistor a struttura n – p – n, al contrario, sono presenti regioni con conducibilità elettrica elettronica lungo i bordi, e tra di esse vi è una regione con conducibilità elettrica a foro (Fig. 1, b).

Quando applicato alla base del transistor digitare n-p-n una tensione positiva, si apre, cioè la resistenza tra l'emettitore e il collettore diminuisce, e quando viene applicata una tensione negativa, al contrario, si chiude e più forte è la corrente, più si apre o si chiude. Per transistor strutture p-n-pè il contrario.

La base di un transistor bipolare (Fig. 1) è una piccola piastra di germanio o silicio, che ha conduttività elettrica elettronica o di foro, cioè di tipo n o di tipo p. Sulla superficie di entrambi i lati della piastra si depositano sfere di elementi di impurità. Quando riscaldato a una temperatura rigorosamente definita, si verifica la diffusione (penetrazione) di elementi di impurità nello spessore della piastra semiconduttrice. Di conseguenza, nello spessore della piastra compaiono due regioni, che sono opposte ad essa nella conduttività elettrica. Una piastra di germanio o silicio di tipo p e le regioni di tipo n create in essa formano un transistor a struttura n-p-n (Fig. 1, a), e una piastra di tipo n e regioni di tipo p create in essa formano un transistor a struttura p-n-p ( Fig. 1, b).

Indipendentemente dalla struttura del transistor, la sua piastra del semiconduttore originale è chiamata base (B), la regione di un volume più piccolo opposta ad essa nella conduttività elettrica è l'emettitore (E) e l'altra stessa regione di un volume maggiore è il collettore (K). Questi tre elettrodi formano due giunzioni p-n: tra la base e il collettore - il collettore, e tra la base e l'emettitore - l'emettitore. Ciascuno di essi è simile nelle sue proprietà elettriche alle giunzioni p-n dei diodi a semiconduttore e si apre alle stesse tensioni dirette su di essi.

Le designazioni grafiche convenzionali di transistor di diverse strutture differiscono solo per il fatto che la freccia, che simboleggia l'emettitore e la direzione della corrente attraverso la giunzione dell'emettitore, per il transistor a struttura p-n-p è rivolto verso la base e per transistor n-p-n- dalla base.

Diapositiva 26-29.

III. Fissaggio primario.

1. Quali sostanze sono chiamate semiconduttori?
2. Che tipo di conduttività si chiama elettronica?
3. Che tipo di conduttività si osserva nei semiconduttori?
4. Di quali impurità conosci ora?
5. Qual è la modalità di throughput p-n-junction.
6. Qual è la modalità di blocco della giunzione p-n.
7. Quali dispositivi a semiconduttore conosci?
8. Dove e perché vengono utilizzati i dispositivi a semiconduttore?

IV. Consolidamento degli studi

1. Come cambia la resistività dei semiconduttori: quando viene riscaldata? Nell'illuminazione?
2. Il silicio sarà superconduttore se viene raffreddato a una temperatura prossima allo zero assoluto? (no, al diminuire della temperatura aumenta la resistenza del silicio).