Самостоятельная работа №25 (3 часа)
Тема 9.4. Электронные устройства
Составить сводную таблицу электронных устройств и приборов
Цель работы: повторение сведений об электронных устройствах и приборах, их условного обозначения и принципа действия.
Критерии оценки: «5» - своевременно в полном объеме выполненная работа
«4», «3» - в работе имеются недочеты, работа сдана позднее установленного срока
Теория
П
олупроводник
–
вещество, у которого удельное сопротивление
может изменяться в широких пределах и
очень быстро убывает с повышением
температуры., а это значит, что электрическая
проводимость (1/R ) увеличивается.
Наблюдается у кремния, германия, селена.
Механизм проводимости у полупроводников
Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями. При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.
Полупроводники чистые (без примесей) обладают собственной проводимостью, которая невелика. Собственная проводимость бывает двух видов: 1) электронная ( проводимость "n " - типа) При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается. Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля. Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.
2) дырочная ( проводимость " p" - типа ) При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка". Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда. Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.
Кроме нагревания , разрыв ковалентных связей и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением ( фотопроводимость ) и действием сильных электрических полей
Общая проводимость чистого полупроводника складывается из проводимостей "p" и "n" -типов и называется электронно-дырочной проводимостью.
Полупроводники при наличии примесей
- у них существует собственная + примесная проводимость Наличие примесей сильно увеличивает проводимость. При изменении концентрации примесей изменяется число носителей эл.тока - электронов и дырок. Возможность управления током лежит в основе широкого применения полупроводников.
Существуют:
1
)
донорные примеси
( отдающие ) - являются дополнительными
поставщиками электронов в кристаллы
полупроводника, легко отдают электроны
и увеличивают число свободных электронов
в полупроводнике. Это проводники "
n " - типа,
т.е. полупроводники с донорными примесями,
где основной носитель заряда - электроны,
а неосновной - дырки.
Такой полупроводник
обладает электронной примесной
проводимостью. Н Например - мышьяк.
2
)
акцепторные примеси
( принимающие ) - создают "дырки" ,
забирая в себя электроны.
Это
полупроводники "
p "- типа,
т.е. полупроводники с акцепторными
примесями, где основной носитель заряда
- дырки, а неосновной - электроны.
Такой
полупроводник обладает дырочной
примесной проводимостью.
Например - индий.
Электрические свойства "p-n" перехода
"p-n" переход (или электронно-дырочный переход) - область контакта двух полупроводников, где происходит смена проводимости с электронной на дырочную (или наоборот). В кристалле полупроводника введением примесей можно создать такие области. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой.Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.
Внешнее
электрическое поле влияет на сопротивление
запирающего слоя.
При прямом
(пропускном) направлении внешнего
эл.поля эл.ток проходит через границу
двух полупроводников.
Т.к. электроны
и дырки движутся навстречу друг другу
к границе раздела, то электроны, переходя
границу, заполняют дырки. Толщина
запирающего слоя и его сопротивление
непрерывно уменьшаются.
При
запирающем (обратном) направлении
внешнего электрического поля электрический
ток через область контакта двух
полупроводников проходить не будет.
Т.к.
электроны и дырки перемещаются от
границы в противоположные стороны, то
запирающий слой утолщается, его
сопротивление увеличивается.
Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.
Полупроводниковые диоды
Полупроводник с одним "p-n" переходом называется полупроводниковым диодом.
При
наложении эл.поля в одном направлении
сопротивление полупроводника велико,
в
обратном - сопротивление
мало.
Полупроводниковые
диоды основные элементы выпрямителей
переменного тока.
Полупроводниковые транзисторы
-
также используются свойства" р-n
"переходов,
- транзисторы используются в схемотехнике радиоэлектронных приборов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основные источники:
Синдеев Ю.Т. Электротехника с основами электроники. Феникс, 2001.
Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. Академия, 2001.
Сиднев Ю.Г. Электротехника с основными электроники: Учеб. пособие для профессиональных училищ и колледжей. – Изд. 3-е. – Ростов н/Д.: Феникс, 2002. – 384 с
Андреев А.В., Горлов М.И. Основы электроники. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.-416 с. (Серия «Учебники, учебные пособия»).
Гальперин М.В. Электронная техника: Учебник- М.: ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004. – 304с.: ил.- (Серия «Профессиональное образование»)
Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: Учеб. для учащихся неэлектротехнических спец. техникумов. – 3-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2004. – 367 с.: ил.-
Лачин В.И., Савельев Н.С. Электроника. Феникс, 2000
Андреев А.В., Горлов М.И. Основы электроники. Ростов-н/Д.: Феникс, 2003.
Гальперин М.В. Электронная техника. М.: Форум; ИНФРА-М, 2004.
Миловзоров О.В. Электроника. М.: Высшая школа, 2004.
Полещук В.И. Задачник по электротехнике и электронике: Учеб. Пособие для среднего проф. Образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 224 с.
Прошин В.М. Лабораторно-практические работы по электротехнике – М.: Издательский центр «Академия», 2004. –192 с.
INTERNET-РЕСУРСЫ.
- http://ktf.krk.ru/courses/foet/
(Сайт содержит информацию по разделу «Электроника»)
- http://www.college.ru/enportal/physics/content/chapter4/section/paragraph8/the
ory.html
(Сайт содержит информацию по теме «Электрические цепи постоянного тока»)
- http://elib.ispu.ru/library/electro1/index.htm
(Сайт содержит электронный учебник по курсу «Общая Электротехника»)
- http://ftemk.mpei.ac.ru/elpro/
(Сайт содержит электронный справочник по направлению "Электротехника, электромеханика и электротехнологии").
- http://www.toe.stf.mrsu.ru/demoversia/book/index.htm
(Сайт содержит электронный учебник по курсу «Электроника и схемотехника»).
http://www.eltray.com. (Мультимедийный курс «В мир электричества как в первый раз»).
http://www.edu.ru.
http://www.experiment.edu.ru.