![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вказівки до виконання роботи. Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: власна та домішкова провідність напівпровідників; електронний та дірковий напівпровідники;
Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: власна та домішкова провідність напівпровідників; електронний та дірковий напівпровідники; контактна різниця потенціалів; контакт електронного та діркового напівпровідників / p - n перехід/. [ 1, т.2 §§ 3.6; 2, §§ 243, 249, 250; 4, т.3 §§ 59, 64]
Основним елементом напівпровідникових випрямлячів є напівпровідникові (кристалічні) діоди, які мають ряд переваг в порівнянні з вакуумними діодами. Необхідно відмітити малі габарити, велику механічну міцність, довговічність та інші позитивні якості напівпровідникових діодів. В основі роботи напівпровідникових діодів лежить випрямляюча дія p - n переходу (електронно-діркового переходу). Р - n перехід – це тонкий шар на межі між двома областями напівпровідника, які відрізняються типом провідності. Відомо, що в напівпровідниках можливі два різних процеси електропровідності – електронний і дірковий. Для утворення домішкового напівпровідника з електронним типом провідності (напівпровідника n -типу) в кристал германію або кремнію (4-х валентної речовини) додають атоми домішок з більшою валентністю, наприклад, 5-ти валентного миш’яку. Для утворення ковалентних зв’язків з атомами основної речовини миш’яку достатньо 4-х електронів. П’ятий електрон, не зв’язаний з атомами кристалічної решітки, при наданні йому незначної енергії Δ W 1 (рис. 6.2.1, а) стає вільним – електроном провідності. Атом домішки (миш’як) перетворюється на додатній іон, який не може переміщуватись в кристалі. Домішки, які постачають електрони провідності, називають донорами. Домішки викривлюють електричне поле решітки, що призводить до появи локальних енергетичних рівнів, розташованих в забороненій зоні енергетичних зон кристала (рис. 6.2.1, а). Рівень Фермі в напівпровіднику n -типу лежить між донорним рівнем та дном зони провідності (рис. 6.2.1, а).
Домішкові атоми, які можуть захоплювати електрони з валентної зони називаються акцепторами. Акцепторні рівні енергії розташовані трохи вище верхнього краю валентної зони основного кристала (рис. 6.2.1, б). Рівень Фермі в напівпровідниках р -типу лежить між верхнім рівнем валентної зони та акцепторним рівнем (рис. 6.2.1, б). Отже, якщо концентрація вільних електронів у напіврповіднику більша за концентрацію дірок, то такий напівпровідник має електронну провідність та називається напівпровідником n -типу. Якщо перевищує концентрація дірок, то напівпровідник має діркову провідність і носить назву напівпровідник р -типу. Розглянемо процеси на межі двох напівпровідників з різним типом провідності (рис. 6.2.2). Оскільки концентрація вільних електронів в В той же час електричне поле, що утворюється на межі, стимулює рух через p - n перехід неосновних носіїв струму. У відсутності зовнішнього електричного поля повний струм через p - n перехід дорівнює нулю завдяки динамічній рівновазі, що встановлюється на межі, коли середня кількість зарядів, які рухаються проти поля врівноважується зарядами, що проходять межу в протилежному напрямку. Дослідним шляхом було встановлено, що в деяких випадках контакт двох напіврповідників має властивість проводити електричний струм переважно в одному напрямку.
Зміна полярності зовнішньої батареї (обернений напрямок рис. 6.2.3, б) призводить до збільшення висоти потенціального бар’єру для основних носіїв струму. Зовнішнє електричне поле “відтягує” основні носії струму від границі, внаслідок чого ширина p - n переходу і його опір збільшуються. Основні носії не можуть подолати потенціальний бар’єр. В той же час потік неосновних носіїв струму не змінюється (для них бар’єру не існує). Через p - n перехід проходить невеликий струм І н (струм насичення), сила якого майже не залежить від напруги.
Таким чином, p - n перехід має властивість односторонньої провідності, тому може бути використаний для випрямлення змінного струму. Щоб вивчити односторонню провідність p - n переходу, в цій роботі використовують напівпровідниковий діод. У зв’язку з тим, що прямий струм набагато більше від оберненого, для їх вимірювання використовують прилади різної чутливості. Обернений струм вимірюють мікроамперметром, а прямий – міліамперметром. На панелі лабораторної роботи є перемикач, який дає змогу включати діод у прямому та оберненому напрямках.
|