WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Напівпровідники і їх використання - Реферат

Напівпровідники і їх використання - Реферат

валентних електронів зі своїми атомами і в деяких твердих тіл
стає настільки слабким, що валентні електрони можуть вільно переміща-тися в кристалі. Такі речовини містять велику кількість не зв'язаних з певним атомом електронів (близько кількості атомів у даному тілі) і їх питомий опір дуже малий. Залежність питомого опору від температури визначаєтьсятемпературною залежністю швидкості упорядкованого руху електронів, оскільки їх концентрація зі зміною температури не змінюється. Інакше кажучи, такі тіла мають властивості, характерні для металів.
В інших твердих тілах взаємодії ще не досить для утвореннявільних електронів і перетворення їх на електрони провідності. Для цього треба надати зв'язаним електронам певну додаткову енергію, наприклад, за рахунок теплових коливань атомів.
З підвищенням температури речовини зростає енергія теплових коливань і зростає кількість електронів, які дістають достатню для відщеплення від атомів енергію. В таких речовинах концентрація електронів провідності навіть при кімнатній температурі може бути значною і сильно зростати при збільшенні температури.
Отже, основною відмінністю металів від напівпровідників є те, що в металах практично всі валентні електрони є вільними, а в напівпровід-никах - зв'язаними. Енергія їх зв'язку з атомами невелика, тому за рахунок додаткової енергії вони здатні переходити у вільний стан.
Типи напівпровідникових приладів.
Двохелектродна лампа - діод - це напівпровідниковий пристрій з двома електродами, що поміщені у вакуумний балон.Тиск у балоні не повинен бути вищим за 10-6 - 10-7 мм. рт. ст. Він проводить струм лише у одному напрямку.
Принцип дії діода : позитивний полюс джерела напруги приєднуєть-ся до анода, а негативний - до катода. Під дією позитивного електрично-го поля анода електрони, випромінені катодом, направляються до анода.
У випадку зміни полярності електрони тормозяться електричним полем повертаються до катоду. Струм через анод проходити не буде. Таким чином, важливішою властивістю двохелектродної лампи є її одно-стороння провідність, тому діод використовують як випрямлювач елек-тричного струму(мал. ).
Схема включення діода показана на малюнку № . Вона складається з двох електричних кіл. В основне, тобто анодне коло, включені послідов-но джерело напруги, дільниця анод - катод і споживач випрямленого струму у вигляді навантаження Rн. В допоміжне коло, тобто коло розжа-рювання катоду, включені послідовно джерело напруги розжарювання Uрж і спіраль розжарювання. Батарея розжарювання Uрж нагріває катод до високої температури, потрібної для термоемісії електронів з катоду.
В цій схемі впродовж позитивного півперіоду анод заряджений пози-тивно відносно катоду. При цьому режимі роботи в просторі між анодом і катодом багато електронів, тому електричний опір між електродами відносно малий.(150-1500 Ом). При негативному півперіоді електрони, переправлені з катоду, не можуть попасти на анод, бо негативне елек-тричне поле аноду відштовхує електрони назад на катод. Між катодом і анодом нема електронів, тому електричний опір між електродами дуже малий(десятки МОм).
Таким чином, діод працює як випрямляч. На його анод почергово подається змінна напруга обох полярностей, а струм і випрямлена напру-га на навантаженні з'являється лише при позитивній напрузі на аноді.
Напівпровідниковий діод - це є напівпровідник, одна частина якого містить донорні домішки (і тому є напівпровідником n-типу), а друга - акцепторні домішки (і тому є напівпровідником p-типу). Від двохелек-тродної лампи його відрізняє те, що у ньому вільні носії заряду утворю-ються при додаванні домішки, донорної чи акцепторної, і потреба у дже-релі напруги для розжарювання катоду відпадає. У складних схемах зекономлена внаслідок цього енергія буває досить значною. До того ж, вони компактніші за лампові. Зазначені переваги напівпровідникових приладів дозволяють використовувати їх на штучних супутниках Землі, космічних кораблях та ЕОМ. Найчастіше напівпровідникові діоди виробляють з германію, селену.
Принцип роботи напівпровідникового діоду : в поверхню напівпро-відника n-типу вплавляють акцепторну домішку(наприклад, індій). Ство-рюється p-n-перехід там, де атоми індію змішалися з атомами германію. Там, де цільний германій, у напівпровіднику катод, а там, де цільний індій - анод(мал. ).
На аноді багато дірок, бо там переважає діркова провідність, а на катоді - електронів, бо там переважає електронна провідність. При під'єднанні катода до мінуса, а анода - до плюса джерела напруги електрони будуть переходити від мінуса до плюса, а дірки - навпаки. І струм при такому під'єднанні буде відносно великим, бо заряд будуть передавати основні носії заряду, ті, яких більше на електроді(частині напівпровідника). При інакшому під'єднанні (напрямі струму) заряд будуть переносити неосновні носії, яких менше, тому струм буде порів-няно малий. Такий діод також випрямлює струм.
Щоб запобігти шкідливим впливам повітря, світла і т. д., напівпро-відниковий діод вміщують у герметичний корпус(мал. ).
Трьохелектродна лампа - тріод - називають електронний прилад, що складається з анода, катода і металічної сітки. Ці електроди введені в скляний чи металічний вакуумний балон. Сітка розташована між като-дом і анодом. По суті, це той самий ламповий діод з сіткою посередині. Так як сітка розташована ближче до катоду, ніж анод, то електричне поле сітки, створюєме сітковою напругою, сильніше впливає на анодний струм, ніж електричне поле, створюєме анодною напругою. Схема вклю-чення показана на малюнку . Електричне поле аноду слабо проникає до катоду, так як сітка екранує катод від цього поля. Таким чином, зміна сіткової напруги сильніше впливає на анодний струм, ніж такі самі зміни анодної напруги.
Сіткове керування зручне тим, що необхідна для керуванням анодного струму потужність дуже мала. В електроніці часто на сітку лампи до опору R, рівному 1 МОм, підводиться напруга вхідного сигна-лу 1 мВ. При цьому від джерела вхідного сигналу відбирається потуж-ність
P = U2/R = (10-3)2:106=10-12
тобто одна мільйонна від одної мільйонної долі Ватта, що доводить високу чутливість тріода.
Тріоди використовувалися для підсилення струму, напруги, потуж-ності і генерування електричних коливань в різноманітних схемах елек-троніки і автоматики. Їх переваги втому, що
Loading...

 
 

Цікаве