Полупроводники и их применение
План n n n Общие сведения о природе полупроводников Свойства полупроводников Электрофизические свойства полупроводников Историческая справка Применение полупроводников Заключение
Полупроводники n n Наиболее часто используются Ge, Si При нагревании полупроводников их электрическое сопротивление падает, а не возрастает, как у металлов R Проводники T R Полупроводники T
Собственные полупроводники n Собственными полупроводниками или полупроводниками типа i (от английского intrinsic - собственный) называются чистые полупроводники, не содержащие примесей
Строение полупроводников n При небольшой температуре Si Si Si
Строение полупроводников n При нагревании Si Si Свободные электроны + Дырки Si Si + Si
Строение полупроводников n Под действием электрического поля Si + Si Si + Si -
Примесные полупроводники n Примесными полупроводникам называются полупроводники, содержащие примеси, валентность которых отличается от валентности основных атомов. Они подразделяются на электронные и дырочные.
Строение полупроводников Для обогащения полупроводника свободными электронами используют донорные примеси – пятивалентный мышьяк As. Полупроводники с избыточными электронами называются полупроводниками n-типа Si Si As Si Si
Строение полупроводников Для обогащения полупроводника свободными дырками используют акцепторные примеси – трехвалентный индий In. Полупроводники с избыточными дырками называются полупроводниками P-типа Si Si Si In Si Si Si + Si Si
Примесная проводимость Si Si Si As Si Si In Si Si Si + Si Si «Лишние» электроны в полупроводниках n-типа и «лишние» дырки в полупроводниках р-типа обеспечивают ПРИМЕСНУЮ ПРОВОДИМОСТЬ
Электронно-дырочный переход При сплаве двух полупроводников разного типа на их границе возникает электронно-дырочный переход (p-n – переход) При отсутствии напряжения на краях полупроводника в месте перехода существует собственное поле Е’, зона перехода обеднена носителями заряда и имеет большое сопротивление p n Е’ p - + + + Запирающий слой n
Электронно-дырочный переход При подключении к краям полупроводника напряжения таким образом (прямое подключение), через зону перехода течет ток, она сужается и ее сопротивление резко падает. Через полупроводник идет большой ток. При обратном включении внешнее поле усиливает поле запирающего слоя, запирающий слой увеличивается в размерах. Через полупроводник ток почти не идет. p + p - n I - n +
Односторонняя проводимость p-n - перехода P-n – переход проводит ток только в одном – прямом направлении. Это свойство перехода лежит в основе полупроводниковых диодов – устройств, проводящих ток только в одном направлении. I U Вольт-амерная характеристика полупроводникового диода
Историческая справка n О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор)
Историческая справка n В 1956 г. Ш. , Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта»
Применение n n n n n Интегральные схемы (микросхемы) Полупроводниковые диоды (в том числе варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки), Биполярные транзисторы (в том числе и гетеропереходные), Тиристоры, фототиристоры, Полевые транзисторы, Приборы с зарядовой связью, Полупроводниковые СВЧ-приборы (диоды Ганна, лавиннопролетные диоды), Оптоэлектронные приборы (фоторезисторы, фотодиоды, солнечные элементы, детекторы ядерных излучений, светодиоды, полупроводниковые лазеры, электролюминесцентные излучатели). Терморезисторы, датчики Холла
Классификация силовых полупроводниковых элементов по структуре и принципу действия
Спасибо за внимание