Home ⇒ 👍Різне ⇒ Що таке напівпровідник?

Що таке напівпровідник?

Напівпровідник – це кристалічний матеріал, який проводить електрику не настільки добре, як метали, але й не настільки погано, як більшість ізоляторів. У загальному випадку електрони напівпровідників міцно прив’язані до своїх ядрам. Однак, якщо в напівпровідник, наприклад, в кремній, ввести декілька атомів сурми, що має “надлишок” електронів, то в цьому випадку вільні електрони сурми допоможуть кремнію переносити негативний заряд.

При заміні декількох атомів напівпровідника индием, який легко приєднує до себе додаткові електрони, в напівпровіднику утворюються не зайняті електронами “вільні місця”, або, як кажуть фізики, “дірки”; які переносять позитивний заряд.

Такі властивості напівпровідників призвели до їх широкому використанню в транзисторах – пристроях для посилення струму, його блокування або пропускання тільки в одному напрямку. У типовому NPN транзисторі, шар напівпровідника з позитивною (Р) провідністю (підстава), розташований між двома шарами напівпровідника з негативною (N) провідністю (емітером і колектором). Коли слабкий сигнал, наприклад, від интеркома (апарату селекторного зв’язку), проходить через підставу NPN транзистора, емісія електронів цей сигнал підсилює.

Будова напівпровідників

Напівпровідники N-типу містять надмірну кількість електронів, що переносять негативний заряд. Напівпровідники Р-типу відчувають брак електронів, але зате мають надлишок дірок (вакантних місць для електронів), які переносять позитивний заряд.

Відмінні ознаки напівпровідників

На відміну від провідників, що мають багато вільних електронів, і ізоляторів, практично їх не мають, напівпровідники містять невелику кількість вільних електронів і так звані дірки (білий кружечок) – вакантні місця, залишені вільними електронами. І дірки і електрони проводять електричний струм.

PNP транзистор

Дірки переміщаються від позитивного емітера (+) до негативного основи (N-шару) і далі через позитивний колектор до негативної клеми (-), посилюючи електричний струм.

Що таке діод?

В одну сторону так, в іншу – ні. Вхідний сигнал діода показує змінний струм; з правого графіка видно, що через діод проходить тільки постійний струм.

Коли негативно заряджені електрони (блакитні кульки) і позитивно заряджені дірки (рожеві кульки) розходяться від стику шарів кремнію N-типу і Р-типу в діоді, електричний струм переривається. На нижньому малюнку праворуч електрони і дірки переміщаються до стику, і в результаті діод проводить струм тільки в одному напрямку, перетворюючи змінний струм в постійний.

(1 votes, average: 5.00 out of 5)

Чим напівпровідники відрізняються від металів Тверді тіла – це метали, напівпровідники і діелектрики. Вони відрізняються один від одного за своїх електронних властивостях. Електропровідність твердих тіл визначається властивостями електронів. Що таке напівпровідники і метали Напівпровідники відносяться до металів, до твердих тіл. До їх числа належать германій, кремній, миш’як і ін, а також різні сплави і хімічні сполуки. Метали – це тверді […]...

Перехід метал-напівпровідник У напівпровідникових приладах виникає необхідність застосування контактів напівпровідника з металом. Речовина (метал або напівпровідник) характеризується енергією, необхідної електрону для виходу з речовини – роботою виходу. Позначимо роботу виходу з металу AМ, а з напівпровідника Aп. Омічні контакти При необхідності створення омічного контакту (тобто невипрямляющімі, коли опір контакту мало при будь полярності прикладеної напруги) досить забезпечити […]...

Чим відрізняються напівпровідники від провідників? Багато хімічні елементи є напівпровідниками і провідниками. У чому особливості тих і інших? Чим відрізняються напівпровідники від провідників? Що являють собою напівпровідники? Під напівпровідниками розуміються хімічні елементи, що володіють обмеженою здатністю передавати електричний струм. Це обумовлено невеликою кількістю вільних електронів, що формуються в їх структурі при підключенні електродів. Типовими напівпровідниками вважаються такі хімічні елементи, як […]...

Електричний струм через контакт напівпровідників р і п типів Розглянемо явище проходження електричного струму через контакт напівпровідників p – і n – типів. На наступному малюнку зображений такий контакт. Ліва частина представленого напівпровідника містить акцепторні домішки. Права частина представленого напівпровідника містить донорні домішки. Відповідно ліва частина є напівпровідником p – типу, а права напівпровідником n – типу. Між напівпровідниками утворюється особлива зона – зона […]...

Фізика напівровідників До цих пір, кажучи про здатність речовин проводити електричний струм, ми ділили їх на провідники та діелектрики. Питомий опір звичайних провідників знаходиться в інтервалі 10-8 -10-6 Ом – м; питомий опір діелектриків перевищує ці величини в середньому на 20 порядків: +1010 -1016 Ом – м. Але існують також речовини, які за своєю електропровідності займають проміжне […]...

Власна провідність напівпровідників До напівпровідників відносять широкий клас речовин, які відрізняються від металів тим, що: А) концентрація рухомих носіїв заряду в них істотно нижче, ніж концентрація атомів; Б) ця концентрація (а з нею і електропровідність) може змінюватися під впливом температури, освітлення, невеликої кількості домішок; В) електричне опір зменшується з зростанням температури. Напівпровідники Власна провідність напівпровідників Відмінність напівпровідників від […]...

Чим відрізняється прямий діод від зворотного діода? Діоди часто іменуються “прямими” і “зворотними”. З чим це пов’язано? Чим відрізняється “прямий” діод від “зворотного” діода? Що являє собою “прямий” діод? Діод – це напівпровідник, який має 2 виводу, а саме – анод і катод. Використовується він для обробки різними способами електричних сигналів. Наприклад, з метою їх випрямлення, стабілізації, перетворення. Особливість діода в тому, […]...

Електричний струм в напівпровідниках Напівпровідники займають проміжне положення по електропровідності (або по питомій опору) між провідниками і діелектриками. Але це розподіл усіх речовин по їх властивості електропровідності є умовним, тому що під дією ряду причин (домішки, опромінення, нагрівання) електропровідність і питомий опір у багатьох речовин досить значно змінюються, особливо в напівпровідників. У зв’язку з цим напівпровідники від металів відрізняють […]...

Електричний струм у напівпровідниках Напівпровідники – це матеріали, які при звичайних умовах є діелектриками, але зі збільшенням температури стають провідниками. Тобто в напівпровідниках при збільшенні температури, опір зменшується. Будова напівпровідника на прикладі кристала кремнію Розглянемо будову напівпровідників і основні типи провідності в них. В якості прикладу розглянемо кристал кремнію. Кремній є чотирьохвалентним елементом. Отже, в його зовнішній оболонці є […]...

Домішкова провідність напівпровідників Власна провідність напівпровідників зазвичай невелика, так як число вільних електронів, наприклад, в германии при кімнатній температурі близько 3 – 1013 см-3. У той же час число атомів германію в 1 см3 ~ 1023. Провідність напівпровідників збільшується з введенням домішок, коли поряд з власною провідністю виникає додаткова домішкова провідність. Примесной провідністю напівпровідників називається провідність, обумовлена наявністю […]...

Електрична провідність напівпровідників У напівпровідниках власна провідність є електронно – доречний. Даний вид провідності дуже слабкий. Число вільних електронів утворилися при кімнатній температурі, наприклад, в Німеччині становить всього одну десятимільярдний від загального числа атомів. Тому на практиці частіше використовують напівпровідники, в яких додані різні домішки. Основним плюсом цього способу є те, що за наявності домішок до власної провідності […]...

Електричний струм Електричний струм – спрямований рух електрично заряджених частинок під впливом електричного поля. Цими частинками є: в провідниках – електрони, в напівпровідниках – електрони і дірки (електронно-діркова провідність), в електролітах – іони (катіони і аніони). Струм характеризується силою струму, яка в системі СІ вимірюється в амперах (А). За напрямок струму прийнято вважати напрямок переміщення позитивно заряджених […]...

Характеристика p-n-перехода Місце контакту двох напівпровідників з різними типами провідності (електронної та доречний) називається електронно-дірковим переходом, або p-п-переходом. В області pn-переходу виникає цікаве і дуже важливе явище – одностороння провідність. Здійснюючи тепловий рух, носії заряду проникають через кордон розділу областей. Вільні електрони переходять з n-області в p-область і рекомбінують там з дірками; дірки ж дифундують з p-області […]...

Механізми електропровідності Існує класифікація речовин в залежності від їх провідності. Так, до провідників відносять речовини, питома провідність яких лежить в діапазоні {10} ^ 6 {10} ^ 8 \ frac {см} {м}, до діелектриків речовини з питомою провідністю менше {10} ^ {- 6 } \ frac {см} {м}. Напівпровідники лежать всередині цього діапазону, їх провідність може бути від […]...

Власна і домішкова провідності Напівпровідники – речовини, питомий опір яких має проміжне значення між питомим опором металів (10-6-10-8 Ом – м) і питомим опором діелектриків (108-1013 Ом – м). Відмінність провідників від напівпровідників особливо проявляється при аналізі залежності їх електропровідності від температури Відмінність провідників від напівпровідників особливо проявляється при аналізі залежності їх електропровідності від температури. Дослідження показують, що у […]...

Струм в напівпровідниках Поява дірки замість електрона зв’язку не залишається непоміченим для інших атомів. У цю дірку може легко заскочити електрон зв’язку від сусіднього атома, так як для цього потрібно набагато менше енергії, ніж для звільнення електрона. Тоді дірка залишиться в сусідньому атомі. У неї може застрибнути електрон з наступного атома, при цьому дірка утворюється в наступному атомі. […]...

Напівпровідниковий діод Контакт двох напівпровідників n – і p – типів називають pn – переходом або np – переходом. У результаті контакту між напівпровідниками починається дифузія. Деяка частина електронів переходить до дірки, а деяка частина дірок переходить на бік електронів. В результаті чого напівпровідники заряджаються: n – позитивно, а p – негативно. Після того, як електричне поле, […]...

Два види провідності напівпровідників При температурі абсолютного нуля (-273 ° С), в чистому напівпровіднику (власному напівпровіднику, або напівпровіднику i-типу) всі електрони перебувають у складі атомів, і напівпровідник є діелектриком. При підвищенні температури частина електронів валентної зони потрапляє в зону провідності, і виникає електронна провідність. Але коли атом втрачає електрон, він стає зарядженим позитивно. Переміщатися під дією електричного поля атом, […]...

Р-н-перехід і його властивості Тонкий шар напівпровідника між двома областями, одна з яких представляє напівпровідник р-типу, а інша я-типу, називають р – / г-переходом. Концентрації основних носіїв заряду в р – і я-областях можуть бути рівні або істотно різнитися. У першому випадку р-я-перехід називають симетричним, у другому – несиметричним. Найчастіше використовують несиметричні переходи. Нехай концентрація акцепторної домішки в р-області […]...

Діод: визначення Діод – двухелектродний компонент практично всіх електронних схем. Бувають діоди напівпровідникові (найбільш поширені в наш час), газорозрядні і електровакуумні. В електричних ланцюгах виконує функцію компонента, що пропускає струм тільки в одному напрямку. Найбільш поширений напівпровідниковий діод працює завдяки властивостям p-n-переходу, подібні переходи є в біполярному транзисторі. Якщо до електроду р-області докласти позитивний потенціал, а до […]...

Електронно-дірковий перехід – доповідь Електронно-дірковий перехід, або n-p-перехід – це область на кордоні двох напівпровідників різного типу провідності, і робота напівпровідникових приладів грунтується на використанні властивостей подібних переходів. При відсутності прикладеного до переходу напруги носії заряду переміщаються з областей з більш високою концентрацією в області з більш низькою концентрацією – з напівпровідника n-типу в напівпровідник p-типу переміщаються електрони, а […]...

Електронні формули іонів Атоми можуть віддавати і приймати електрони. Віддаючи або приймаючи електрони, вони перетворюються в іони. Іони – це заряджені частинки. Надмірна заряд позначається індексом в правому верхньому куті. Якщо атом віддає електрони, то загальний заряд утворилася частки буде позитивний (згадаємо, що число протонів в атомі дорівнює числу електронів, а при віддачі електронів число протонів буде більше […]...

Закон збереження електричного заряду – це Використаний Ш. Кулоном спосіб розподілу заряду неявно припускає, що при зіткненні двох однакових кульок їх сумарний заряд зберігається. Фактично Ш. Кулон використав гіпотезу про збереження електричного заряду. Численні експерименти по вимірюванню зарядів у різних системах підтвердили цю гіпотезу. В даний час вважається точно встановленим закон збереження електричного заряду: сумарний електричний заряд замкнутої системи зберігається. Так, […]...

Закон збереження зарядів Енергія не єдине в природі, що підкоряється закону збереження. До числа законів збереження, які Ричард Фейнман називав великими, крім уже відомих нам законів збереження енергії та імпульсу, відноситься також закон збереження електричних зарядів. Існує повний електричний заряд ізольованої системи, який при будь-яких змінах залишається постійним. Коли ви втрачаєте заряд в одному місці, він завжди виявляється […]...

Що таке атом? Атоми – це найдрібніші частинки, з яких складається будь-який хімічний елемент, а значить, і весь світ, тому що і земна куля, і атмосфера, всі живі істоти і неживі предмети складаються з різних хімічних елементів: кисню і водню, заліза і міді, вуглецю та азоту і багатьох-багатьох інших. Про те, що весь світ і всі предмети складаються […]...

Електричний струм у металах Метали в твердому стані, як відомо, мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку і утворюють просторову (кристалічну) решітку. У вузлах кристалічної решітки металу розташовані позитивні іони, а в просторі між ними рухаються вільні електрони. Вільні електрони не пов’язані з ядрами своїх атомів. Негативний заряд всіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному […]...

Що таке електрод? Якщо метал помістити в електроліт, то це вже буде електрод. У будь-електрохімічної системі повинні бути два електроди, з’єднаних провідниками між собою або з зовнішньої ланцюгом, тобто з джерелом або споживачем електроенергії. Один з електродів має негативний заряд, інший – позитивний. Негативний іон речовини спрямовується до позитивно зарядженого електроду і, разряжаясь, віддає йому відповідне по реакції […]...

Електрофізичні властивості напівпровідників Всі речовини утворені атомами, що складаються з позитивно заряджених ядер і обертаються навколо них негативно заряджених електронів. Ядро включає електрично нейтральні частинки – нейтрони і позитивно заряджені протони. Кількість протонів визначає заряд ядра. Негативний заряд електрона по вели-чині дорівнює позитивному заряду протона. У нормальному Стані число електронів, створюючих електронну оболонку атома, дорівнює числу протонів в […]...

Кристалічна структура кремнію Тепер ми готові докладніше вивчити внутрішній устрій напівпровідників. В якості прикладу розглянемо найпоширеніший в природі напівпровідник – кремній. Аналогічну будову має і другий за важливістю напівпровідник – германій. Зверніть увагу, що кожен атом кремнію скріплений з чотирма сусідніми атомами. Чому так виходить? Справа в тому, що кремній четирехвалентен – на зовнішній електронній оболонці атома кремнію […]...

Іонна провідність У металах, як ви пам’ятаєте, є лише один тип вільних зарядів – це вільні електрони. В електролітах ситуація інша: тут виникають вільні заряди двох типів. 1. Позитивні іони, що утворилися з атомів металів або водню. 2. Негативні іони – атомні або молекулярні кислотні залишки (наприклад, Cl-або SO2-), а також гідроксильна група OH-. Друга відмінність від […]...

Провідники Будови речовини і його різноманітні фізичні властивості ми будемо вивчати в подальшому. Тим не менше, вже зараз нам необхідні деякі початкові відомості з цієї області фізики. Всі різні речовини складаються з молекул і атомів, які в свою чергу, складаються з заряджених часток – позитивно заряджених ядер і рухаються навколо них негативно заряджених електронів. Тому всі […]...

Будова атома. Ядро (протонів, нейтронів) Атом – це електронейтральна частка, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Ядро атома складається з частинок двох видів – протонів і нейтронів. Протони – позитивно заряджені частинки з зарядом +1, а нейтрони не мають заряду. Весь позитивний заряд ядра створюється протонами, загальне число яких дорівнює заряду ядра. Маси протона і нейтрона […]...

Окислення-відновлення Вуглець нарівні з воднем теж може бути відновником, забираючи кисень. У підсумку виходить вуглекислий газ, і наприклад, метал. Всі реакції цієї серії називаються окисно-відновними і пов’язані зі зміною ступеня окислення елементів. Тепер подивимося на ці реакції на рівні електронів. Кисень дуже електронегативний елемент. Тому, приєднавшись до когось, він забирає собі електрони. Тобто можна сказати, що […]...

Природа струму в металах Нам відомо, що атоми речовини складаються з ядер і електронів, які обертаються навколо цих ядер. Електрони притягуються ядрами, і щоб їх “відірвати”, потрібно докласти деяке зусилля. У такому випадку ми будемо мати позитивно заряджене ядро і негативно заряджені електрони. Виходить, що щоб в провіднику з’явився електричний струм, треба вирвати безліч електронів з пут атомів і […]...

Електрична провідність різних речовин У цій главі ви познайомитеся з фізичними процесами, які зумовлюють проходження струму в різних середовищах. Як рухаються електрони в металевому провіднику, коли в ньому немає електричного поля? Як змінюється рух електронів, коли до металевому провіднику прикладають напругу? Електричний струм проводять тверді, рідкі та газоподібні тіла. Чим ці провідники відрізняються один від одного? Ми познайомилися з […]...

Домішкових провідність Найважливішою особливістю напівпровідників є те, що їх питомий опір може бути зменшено на кілька порядків в результаті введення навіть вельми незначної кількості домішок. Крім власної провідності у напівпровідника виникає домінуюча домішкових провідність. Саме завдяки цьому факту напівпровідникові прилади знайшли настільки широке застосування в науці і техніці. Припустимо, наприклад, що в розплав кремнію додано трохи пятивалентного […]...