- •1. Введение.
- •2.Электрические цепи.
- •4. Схема электрической цепи.
- •4. Топология электрических цепей.
- •5. Линейные электрические цепи.
- •6. Основные физические величины, которые используются для анализа и расчета линейных электрических цепей.
- •7. Основные законы линейных электрических цепей постоянного тока.
- •3. Расчёт и анализ электрических цепей.
- •Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с одним источником электрической энергии.
- •Расчет сложных линейных электрических цепей.
- •Выбираем два независимых контура
- •Решая эту систему уравнений, определяем
- •Метод узловых потенциалов
- •Тема 2. Электрические цепи переменного тока.
- •3.Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока.
- •3.1 Цепь с активным сопротивлением
- •3.2 Цепь с индуктивным сопротивлением
- •3.3 Цепь с емкостным сопротивлением
- •Действующее значение тока можно выразить по закону Ома
- •1. Последовательное соединение элементов r,l,c в цепи синусоидального тока.
- •2. Параллельное соединение элементов r,l,c в цепи синусоидального тока.
- •Расчёт последовательной цепей переменного тока
- •Тема 3. Магнитные цепи. Магнитные свойства вещества.
- •3. Двигатели последовательного возбуждения.
- •4.Шаговые синхронные двигатели.
- •Типы полупроводников в периодической системе элементов
- •Виды полупроводников По характеру проводимости Собственная проводимость
- •Примесная проводимость
- •По виду проводимости Электронные полупроводники (n-типа)
- •Дырочные полупроводники (р-типа)
- •Полупроводниковые приборы
- •Тема 10. Занятие 2.
- •2.Типовые применения операционных усилителей
- •Тема 12. Микропроцессорная техника.
- •1. Общая информация о логических устройствах.
- •1.2 Формы представления логических функций.
- •2. Функционирование логических устройств (узлов).
Виды полупроводников По характеру проводимости Собственная проводимость
Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».
Проводимость связана с подвижностью частиц следующим соотношением:
где — удельное сопротивление, — подвижность электронов, — подвижность дырок, — их концентрация, q — элементарный электрический заряд (1,602·10−19 Кл).
Для собственного полупроводника концентрации носителей совпадают и формула принимает вид:
Примесная проводимость
Для создания полупроводниковых приборов часто используют кристаллы с примесной проводимостью. Такие кристаллы изготавливаются с помощью внесения примесей с атомами трехвалентного или пятивалентного химического элемента.
По виду проводимости Электронные полупроводники (n-типа)
П олупроводник n-типа
Термин «n-тип» происходит от слова «negative», обозначающего отрицательный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников имеет примесную природу. В четырёхвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). В процессе взаимодействия каждый атом примеси вступает в ковалентную связь с атомами кремния. Однако для пятого электрона атома мышьяка нет места в насыщенных валентных связях, и он переходит на дальнюю электронную оболочку. Там для отрыва электрона от атома нужно меньшее количество энергии. Электрон отрывается и превращается в свободный. В данном случае перенос заряда осуществляется электроном, а не дыркой, то есть данный вид полупроводников проводит электрический ток подобно металлам. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называются донорными.
Проводимость N-полупроводников приблизительно равна:
Дырочные полупроводники (р-типа)
П олупроводник p-типа
Термин «p-тип» происходит от слова «positive», обозначающего положительный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников, кроме примесной основы, характеризуется дырочной природой проводимости. В четырёхвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвёртым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.
Проводимость p-полупроводников приблизительно равна:
Электронно-дырочный переход
электронно-дырочный переход или p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный),— область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.
Uпр
φК
φК
U
Х
Х
U
Рис. 1 Рис. 2 Рис. 3
При отсутствии внешнего электрического поля (Рис. 1) через p-n переход проходят только неосновные носители (их очень мало).
Концентрация дырок в зоне p намного больше чем в зоне n, а в зоне n наоборот велика концентрация электронов. На границе раздела полупроводников создаётся градиент концентрации дырок и электронов. Это вызывает диффузионное перемещение дырок и области p в область n, а электронов в противоположном направлении. Таким образом образуется обеднённый слой от подвижных носителей заряда, и появляются два не скомпенсированных заряда “+n” и “-p” и поле Е.
Двойной электрический слой в области p-n перехода обуславливает контактную разность потенциалов (или потенциальный барьер).
для Ge φК = 0,3-0,4 B
для Si φК = 0,7-0,8 B
Если подключить к p-n переходу внешний источник с полярностью Uоб (“+” к n области, а “–“ к p области), то обеднённый слой расширится φк + Uоб (здесь Iобр = I0 – тепловой ток)
Если поменять полярность Uпр (см. третий рисунок), то обеднённый слой сузится, а его проводимость увеличится т.к. электроны и дырки под воздействием Uпр начнут двигаться навстречу друг другу к p-n переходу, при этом Iпр >> Iобр = Io