- •Билет №1
- •1. Основные определения
- •Определение электрической и магнитной цепей
- •Электрические и магнитные величины
- •1.1 Общие сведения о полупроводниках
- •1.4 Дрейфовое и диффузионное движение носителей заряда
- •1.5 Время жизни носителей заряда
- •Билет №2
- •1.6.1 Электрические процессы в p-n переходе при отсутствии внешнего напряжения.
- •1.6.2 Электрические процессы в p–n–переходе при наличии внешнего напряжения
1.1 Общие сведения о полупроводниках
Все материалы (вещества) условно делятся на 3 группы:
металлы;
полупроводники;
диэлектрики.
По удельному электрическому сопротивлению они различаются следующим образом:
металлы
полупроводники
диэлектрики
108÷109
Ом*м
10-6÷10-5
К полупроводниковым материалам относится группа твердых кристаллических тел, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между прово
дниками и диэлектриками. Полупроводниками являются элементы четвертой группы таблицы Менделеева, например Германий(Ge), Кремний(Si) или Селен(Se), и соединения элементов, например арсенид галлия (GaAs), фосфорит галлия (GaP), карбид кремния (SiC). Характерной особенностью полупроводников, отличающей их от металлов, является возрастание их электропроводности с ростом температуры и при введении в полупроводник специальных примесей.
При повышении температуры удельное электрическое сопротивление у металлов увеличивается, у полупроводников – уменьшается.
1.4 Дрейфовое и диффузионное движение носителей заряда
При отсутствии электрического поля в полупроводнике и разности концентрации носителей заряда в объеме полупроводника, носители заряда находятся в хаотическом движении. Ввиду хаотического характера, ток в полупроводнике равен нулю.
Направленное движение носителей заряда под действием электрического поля называют дрейфовым движением, а движение, обусловленное различием концентраций носителей заряда в соседних слоях, называют диффузионным.
Дрейфовый ток связан с напряженностью электрического поля E следующим выражением:
,
где s – площадь сечения полупроводника, q – заряд электрона, – удельная проводимость, E – напряженность электрического поля. Следовательно .
Диффузионный ток пропорционален градиенту концентрации вдоль выбранной оси полупроводника:
.
1.5 Время жизни носителей заряда
Характеристики полупроводниковых приборов определяется временем жизни неосновных носителей заряда. Пусть в результате внешнего нетеплового воздействия в слое полупроводника выросла концентрация неосновных носителей заряда и стала превышать равновесную на Δp(0) или Δn(0). После снятия воздействия в момент времени t=0 происходит процесс снижения концентрации до равновесной в соответствии с выражениями:
; ,
где τp или τn постоянные, которые называются временем жизни, соответственно электронов или дырок. За время концентрация снижается в е раз.
__________________________ _______________________________
Подпись студента Расшифровка подписи
_________________________________
Экзаменационная оценка
__________________________ _______________________________
Подпись экзаменатора Расшифровка подписи
Экзамен по дисциплине «Общая электротехника и электроника»
Фамилия, имя, отчество студента
____.__.______ шифр группы _____
дата экзамена