Pusvadītāju rezistori. Apkrāptu lapa: Pusvadītāju diodes un tranzistori, to pielietojuma jomas Maskavas Kalnrūpniecības Valsts universitāte

Sagatavots

10. "A" klases skolnieks

Skola Nr.610

Ivčins Aleksejs

Abstrakts par tēmu:

"Pusvadītāju diodes un tranzistori, to pielietojuma jomas"

1. Pusvadītāji: teorija un īpašības

2. Pamata pusvadītāju ierīces (struktūra un pielietojums)

3. Pusvadītāju ierīču veidi

4. Ražošana

5. Piemērošanas joma

1. Pusvadītāji: teorija un īpašības

Vispirms jums jāiepazīstas ar vadīšanas mehānismu pusvadītājos. Un, lai to izdarītu, jums ir jāsaprot saišu raksturs, kas satur pusvadītāju kristāla atomus blakus viens otram. Piemēram, apsveriet silīcija kristālu.

Silīcijs ir četrvērtīgs elements. Tas nozīmē, ka ārējā

atoma apvalkā ir četri elektroni, salīdzinoši vāji saistīti

ar kodolu. Katra silīcija atoma tuvāko kaimiņu skaits ir arī vienāds ar

četri. Blakus esošo atomu pāra mijiedarbība tiek veikta, izmantojot

paionoelektroniskā saite, ko sauc par kovalento saiti. Izglītībā

šī saite no katra atoma ietver vienu valences elektronu, ko-

kas atdalās no atomiem (kolektivizē kristāls) un kad

savā kustībā viņi lielāko daļu laika pavada telpā starp

blakus esošie atomi. To negatīvais lādiņš notur pozitīvos silīcija jonus blakus viens otram. Katrs atoms veido četras saites ar saviem kaimiņiem,

un jebkurš valences elektrons var pārvietoties pa vienu no tiem. Sasniedzis blakus esošo atomu, tas var pāriet uz nākamo un tad tālāk pa visu kristālu.

Valences elektroni pieder visam kristālam. Silīcija pāru-elektronu saites ir diezgan spēcīgas un nesadalās zemā temperatūrā. Tāpēc silīcijs zemā temperatūrā nevada elektrisko strāvu. Atomu savienošanā iesaistītie valences elektroni ir stingri piesaistīti kristāliskajam režģim, un ārējam elektriskajam laukam nav manāmas ietekmes uz to kustību.

Elektroniskā vadītspēja.

Silīciju karsējot, palielinās daļiņu kinētiskā enerģija, un

atsevišķi savienojumi ir bojāti. Daži elektroni atstāj savu orbītu un kļūst brīvi, piemēram, elektroni metālā. Elektriskajā laukā tie pārvietojas starp režģa mezgliem, veidojot elektrisko strāvu.

Pusvadītāju vadītspēja brīvo metālu klātbūtnes dēļ

elektronus elektronus sauc par elektronu vadītspēju. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās salauzto saišu un līdz ar to arī brīvo elektronu skaits. Sildot no 300 līdz 700 K, brīvo lādiņu nesēju skaits palielinās no 10,17 līdz 10,24 1/m.3. Tas noved pie pretestības samazināšanās.

Caurumu vadītspēja.

Kad saite tiek pārtraukta, veidojas brīva vieta ar trūkstošu elektronu.

To sauc par caurumu. Caurumam ir pārmērīgs pozitīvais lādiņš, salīdzinot ar citām, parastajām saitēm. Cauruma stāvoklis kristālā nav nemainīgs. Sekojošais process notiek nepārtraukti. Viens

no elektroniem, kas nodrošina atomu savienojumu, lec uz apmaiņas vietu

izveidoja caurumus un šeit atjauno pāra elektronisko saikni.

un no kurienes šis elektrons izlēca, veidojas jauns caurums. Tātad

Tādējādi caurums var pārvietoties pa visu kristālu.

Ja elektriskā lauka stiprums paraugā ir nulle, tad caurumu kustība, kas ir ekvivalenta pozitīvo lādiņu kustībai, notiek nejauši un tāpēc nerada elektrisko strāvu. Elektriskā lauka klātbūtnē notiek sakārtota caurumu kustība, un tādējādi brīvo elektronu elektriskajai strāvai tiek pievienota elektriskā strāva, kas saistīta ar caurumu kustību. Caurumu kustības virziens ir pretējs elektronu kustības virzienam.

Tātad pusvadītājos ir divu veidu lādiņu nesēji: elektroni un caurumi. Tāpēc pusvadītājiem ir ne tikai elektroniska, bet arī caurumu vadītspēja. Vadītspēja šādos apstākļos tiek saukta par pusvadītāju iekšējo vadītspēju. Pusvadītāju iekšējā vadītspēja parasti ir zema, jo brīvo elektronu skaits ir mazs, piemēram, germānijā istabas temperatūrā ne = 3 uz 10 in 23 cm in –3. Tajā pašā laikā germānija atomu skaits 1 kubikcm ir aptuveni 10 no 23. Tādējādi brīvo elektronu skaits ir aptuveni viena desmitmiljardā daļa no kopējā atomu skaita.

Pusvadītāju būtiska iezīme ir tā, ka tie

piemaisījumu klātbūtnē kopā ar iekšējo vadītspēju,

papildu - piemaisījumu vadītspēja. Mainot koncentrāciju

piemaisījumu, jūs varat būtiski mainīt lādiņu nesēju skaitu

vai cita zīme. Pateicoties tam, ir iespējams izveidot pusvadītājus ar

dominējošā koncentrācija ir negatīva vai pozitīva

spēcīgi uzlādēti nesēji. Šī pusvadītāju iezīme ir atklāta

sniedz plašas iespējas praktiskai pielietošanai.

Donoru piemaisījumi.

Izrādās, ka piemaisījumu, piemēram, arsēna atomu, klātbūtnē pat ļoti zemās koncentrācijās brīvo elektronu skaits palielinās

daudzas reizes. Tas notiek šāda iemesla dēļ. Arsēna atomiem ir pieci valences elektroni, no kuriem četri ir iesaistīti kovalentās saites veidošanā starp šo atomu un apkārtējiem atomiem, piemēram, ar silīcija atomiem. Piektais valences elektrons, šķiet, ir vāji saistīts ar atomu. Tas viegli atstāj arsēna atomu un kļūst brīvs. Brīvo elektronu koncentrācija ievērojami palielinās un kļūst tūkstoš reižu lielāka nekā brīvo elektronu koncentrācija tīrā pusvadītājā. Piemaisījumus, kas viegli nodod elektronus, sauc par donoru piemaisījumiem, un šādi pusvadītāji ir n tipa pusvadītāji. N tipa pusvadītājos elektroni ir lielākā daļa lādiņu nesēju, un caurumi ir mazākuma lādiņu nesēji.

Akceptoru piemaisījumi.

Ja indiju, kura atomi ir trīsvērtīgi, izmanto kā piemaisījumu, tad mainās pusvadītāja vadītspējas raksturs. Tagad, lai veidotu parastās pāra elektroniskās saites ar kaimiņiem, indija atoms to nedara

iegūst elektronu. Tā rezultātā veidojas caurums. Caurumu skaits kristālā

talums ir vienāds ar piemaisījumu atomu skaitu. Šāda veida piemaisījumi ir

sauc par akceptoru (saņemšanu). Elektriskā lauka klātbūtnē

caurumi sajaucas visā laukā un notiek caurumu vadītspēja. Pēc-

pusvadītāji ar caurumu vadītspēju pārsvarā pār elektroniem

Tos sauc par p-veida pusvadītājiem (no vārda positiv — pozitīvs).

2. Pamata pusvadītāju ierīces (struktūra un pielietojums)

Ir divas pamata pusvadītāju ierīces: diode un tranzistors.

Strāvas-sprieguma raksturlielums tiešajiem un apgrieztajiem savienojumiem ir parādīts 2. attēlā.

Tās nomainīja lampas un ļoti plaši tiek izmantotas tehnoloģijās, galvenokārt, diodes ir atradušas pielietojumu dažādās ierīcēs.

Tranzistors.

Kreisais pn krustojums ir tiešs un atdala bāzi no p veida reģiona, ko sauc par emitētāju. Ja nebūtu pareizā p–n savienojuma, emitētāja-bāzes ķēdē būtu strāva atkarībā no avotu sprieguma (akumulators B1 un maiņstrāvas avota).

pretestība) un ķēdes pretestība, ieskaitot zemu tiešo pretestību

Maiņstrāvas iztaisnošanai un pārveidošanai tiek izmantota vienvirziena kontaktu vadīšana starp diviem pusvadītājiem (vai metālu uz pusvadītāju). Ja ir viena elektronu cauruma pāreja, tad tā darbība ir līdzīga divu elektronu caurumu darbībai

elektrodu lampa - diode Tāpēc tiek saukta pusvadītāju ierīce, kas satur vienu p-n pāreju pusvadītāju (kristāliskā) diode. Pusvadītājs diodes pēc dizaina tie ir sadalīti punktu Un plakana. Ja caur diodi virza īslaicīgu strāvas impulsu virzienā uz priekšu, veidojas slānis ar p-vadītspēju. Uz šī slāņa robežas veidojas pn pāreja ar augstu rektifikācijas koeficientu. Kontaktslāņa zemās kapacitātes dēļ punktveida diodes tiek izmantotas kā augstfrekvences svārstību detektori (taisngrieži) līdz centimetru viļņa garuma diapazonam.

p-n krustojumiem ir ne tikai lieliskas taisnošanas īpašības, bet tos var izmantot arī pastiprināšanai, un, ja ķēdē tiek ievadīta atgriezeniskā saite, tad elektrisko svārstību ģenerēšanai. Šiem nolūkiem paredzētās ierīces ir

ieguva vārdu pusvadītāju triodes vai tranzistori. Ģermāniju un silīciju izmanto tranzistoru ražošanā, jo tiem ir raksturīga liela mehāniskā izturība, ķīmiskā izturība un lielāka

pusvadītāji, strāvas nesēju mobilitāte. Pusvadītāju triodes iedala punktu Un plakana. Pirmie ievērojami palielina spriegumu, bet to izejas jaudas ir zemas pārkaršanas draudu dēļ (piemēram, darba augšējā robeža

Punkta germānijas triodes temperatūra ir diapazonā no 50 līdz 80 °C. Planāras triodes ir jaudīgākas. Tie varētu būt līdzīgi p-p-p un tips p-p-p atkarībā no apgabalu maiņas ar dažādu vadītspēju. Tranzistors ietver bāzes (tranzistora vidējā daļa), emitētājs Un kolekcionārs (zonas, kas atrodas blakus pamatnei abās pusēs ar atšķirīgu vadītspēju)

tilti). Starp emitētāju un bāzi tiek pielietots pastāvīgs tiešās nobīdes spriegums, un starp bāzi un kolektoru tiek pielietots pastāvīgs pretēja nobīdes spriegums. Pastiprinātā maiņstrāvas avoti -

uz ieejas pretestību , un pastiprinātais tiek noņemts no izejas pretestības. Strāvas plūsma emitera ķēdē

izraisa galvenokārt caurumu kustība (tie ir galvenie strāvas nesēji), un to pavada to injekcija - injekcija - uz bāzes laukumu. Caurumi, kas iekļūst pamatnē, izkliedējas kolektora virzienā un ar nelielu biezumu

Ne pie pamatnes, bet ievērojama daļa ievadīto caurumu sasniedz kolektoru. Šeit caurumus uztver lauks, kas darbojas krustojuma iekšpusē (pievilkts negatīvi lādētam kolektoram), kā rezultātā mainās kolektora strāva. Tāpēc visi

Dažas strāvas izmaiņas emitētāja ķēdē izraisa strāvas izmaiņas kolektora ķēdē. Tranzistors, piemēram, vakuuma caurule,

rada gan sprieguma, gan jaudas pieaugumu.

25.(Lorenca spēks. Lorenca spēka darbs. Hola efekts)

Spēks, kas iedarbojas uz elektrisko lādiņu J, pārvietojas magnētiskajā laukā ar ātrumu V , sauca Lorenca spēks un tiek izteikts ar formulu, kur IN- magnētiskā lauka indukcija, kurā pārvietojas lādiņš.

Lorenca spēka modulis , kur α ir leņķis starp v Un IN. Lorenca spēks vienmēr ir perpendikulārs lādētas daļiņas kustības ātrumam, tāpēc tas maina tikai šī ātruma virzienu, nemainot tā moduli. Tāpēc Lorenca spēks

nedara nekādu darbu. Citiem vārdiem sakot, pastāvīgs magnētiskais lauks nedarbojas ar tajā kustīgu lādētu daļiņu, un šīs daļiņas kinētiskā enerģija nemainās, pārvietojoties magnētiskajā laukā. Ja uz kustīga elektriskā

uzlāde papildus magnētiskajam laukam ar indukciju IN ir arī elektriskais lauks ar intensitāti E, tad rezultējošais spēks F, lādiņam pielietotais ir vienāds ar vektora spēku summu - spēku, kas iedarbojas no elektriskā lauka, un Lorenca spēku: Lorenca spēka virziens un lādētas daļiņas novirzes virziens tā izraisītajā magnētiskajā laukā ir atkarīgs no lādiņa zīmes J daļiņas.

Zāles efekts (1879) ir notikums metālā (vai pusvadītājā) ar strāvas blīvumu j, novietots magnētiskajā laukā IN, elektriskais lauks virzienā, kas ir perpendikulārs IN Uzj. Novietosim metāla plāksni ar strāvas blīvumu j magnētiskajā

lauks IN, perpendikulāri j.Dotajam virzienam j strāvas nesēju ātrums metālā - elektronos - ir vērsts no labās uz kreiso pusi. Elektroni piedzīvo Lorenca spēku, kas šajā gadījumā ir vērsts uz augšu. Tādējādi plāksnes augšējā malā būs palielināta elektronu koncentrācija (tā būs negatīvi lādēta), bet apakšējā malā - elektronu trūkums (tas būs pozitīvi uzlādēts). Rezultātā starp plāksnes malām radīsies papildu šķērsvirziena elektriskais lauks Ev, vērsta no apakšas uz augšu. Kad spriedze EvŠis šķērslauks sasniedz tādu vērtību, ka tā iedarbība uz lādiņiem līdzsvaros Lorenca spēku, tad tiks izveidots stacionārs lādiņu sadalījums šķērsvirzienā.

Tad kur A- plāksnes platums; ∆f - šķērsvirziena (Hall) potenciālu starpība.

Ņemot vērā, ka pašreizējais spēks I = jS = nevS (S- plāksnes biezuma šķērsgriezuma laukums d, n- elektronu koncentrācija, v - elektronu sakārtotās kustības vidējo ātrumu, j-strāvas blīvums = env), iegūstam t.i. Hallas šķērseniskā potenciāla starpība ir proporcionāla magnētiskajai indukcijai IN, strāvas stiprums / un ir apgriezti proporcionāls plāksnes biezumam d.

- Zāle nemainīga, atkarībā no vielas. Autors Holas konstantes izmērīto vērtību var: 1) noteikt

strāvas nesēju koncentrācija vadītājā (ar zināmu vadītspējas raksturu un nesēju lādiņu); 2) spriest par pusvadītāju vadītspējas raksturu, jo Hallas konstantes zīme sakrīt ar strāvas nesēju lādiņa e zīmi. Tāpēc efekts

Hola efekts ir visefektīvākā metode metālu un pusvadītāju strāvas nesēju enerģijas spektra pētīšanai.

Lielākajā daļā pusvadītāju elementu galvenais elements ir p-n pāreja.

P-n pāreja ir apgabals uz p un n tipa pusvadītāju robežas.

Parasti pn krustojumu var parādīt šādi:

Eksperiments 14.3. Pusvadītāju diode.

Darba mērķis:

Izpētīt pusvadītāju diodes darbības principu.

Aprīkojums:

1. Regulējams maiņstrāvas sprieguma avots

2. Osciloskops

3. Stāvs ar diagrammu

Progress.

1. Instalācija sastāv no regulējama maiņstrāvas avota, osciloskopa un statīva ar ķēdi. Maiņspriegums no avota tiek piegādāts uz statīva ieeju. Osciloskopa ekrānā tiek novērots sinusoīds. Palielinot vai samazinot pielietoto spriegumu, osciloskopa ekrānā redzamā sinusoidālā signāla amplitūda attiecīgi palielinās vai samazinās.

2. Izpētīsim caur diodi plūstošās strāvas raksturu. Spriegums, kas nonāk stīvā, tiek pievadīts uz ķēdes malām, kas sastāv no rezistora un virknē savienotas diodes. Rezultātā caur ķēdi vairs neplūst maiņstrāva, bet gan pulsējoša strāva, jo diode iztaisno strāvu. Tas ļauj strāvai iet vienā virzienā, nevis otrā virzienā. Diagrammā diode ir attēlota tā, ka trijstūra gals, kas šajā posmā ir vērsts uz augšu, norāda strāvas virzienu, kas iet caur diodi. Lai noskaidrotu, kāda ir strāvas būtība, kas iet caur diodi, vertikālajam pastiprinātājam tiek pielikts spriegums, kas tiek noņemts no pretestības galiem. Šis spriegums ir proporcionāls strāvai, kas plūst caur pretestību. Tiek novērots, ka strāva caur diodi faktiski plūst tikai vienā virzienā. Pusi periodu nav strāvas - horizontāli posmi, pusi perioda strāva plūst. Tās ir sinusoīdu puses, kas skatās uz leju. Bet, mainot spriegumu, kas tiek piegādāts statīva ieejai, mainīsies arī strāvas daudzums, kas plūst caur diodi. Ja pagriežat diodi par 180 grādiem, diagrammas trīsstūra gals tiks vērsts uz leju, t.i. mainīsies caur diodi plūstošās strāvas virziens. Signāls osciloskopa ekrānā pazuda. Diode tiek noņemta no statīva, un signāls atkal parādās osciloskopa ekrānā. Tomēr tagad tie puscikli, kas atbilst strāvas plūsmai caur diodi, tiek parādīti kā sinusoidāla viļņa puses, kas vērstas uz augšu.

3. Diodes strāvas-sprieguma raksturlielums - saistība starp strāvu, kas plūst caur diodi, un spriegumu, kas tiek piegādāts diodei. Caur diodi plūstošā strāva joprojām ir proporcionāla spriegumam rezistoru galos. Šis spriegums tiek piegādāts uz osciloskopa vertikālo ieeju, un horizontālo ieeju nodrošina spriegums no šīs ķēdes galiem, tas ir proporcionāls diodes spriegumam. Rezultātā osciloskopa ekrānā tiek novērots diodes strāvas-sprieguma raksturlielums. Strāvas puscikla nav, šī ir šī raksturlieluma horizontāla sadaļa, un strāva plūst pusi perioda. Ohma likums šeit zināmā mērā ir izpildīts. Caur diodi plūstošais strāvas daudzums ir proporcionāls diodei pievadītajam spriegumam. Palielinot vai samazinot diodei pievienoto spriegumu, caur diodi plūstošā strāva attiecīgi palielinās vai samazinās.

Secinājums:

Pn savienojuma vienvirziena vadītspēja ļauj izveidot taisngriežu pusvadītāju ierīci, tā saukto pusvadītāju diode.

1. Vadītspējas zīme atbilst avota zīmei, tad caurumi pārvietosies pa kreisi, elektroni pa labi. Caur р-n pārejā plūdīs elektriskā strāva, kas sastāv no elektroniem un caurumiem.

2. Vadītspējas zīme ir pretēja avota zīmei, tad lādiņnesēji virzās uz poliem, nepārkāpjot pusvadītāju kontakta robežu, caur p-n pāreju nenotiek strāva, līdz ar to p-n savienojumam ir vienvirziena vadītspēja.

pn pāreju izmanto pusvadītāju diodēs.

Tranzistors ir pusvadītāju ierīce, kas sastāv no diviem pn savienojumiem, kas savienoti aizmuguri. Izstarotājs ir tranzistora zona, no kuras nāk lādiņu nesēji. Kolektors ir zona, kurā plūst lādiņnesēji. Pamatne veic līdzīgu lomu kā lampas vadības režģis.

Tranzistori kalpo elektrisko signālu pastiprināšanai, jo nelielas sprieguma izmaiņas starp emitētāju un bāzi izraisa lielas sprieguma izmaiņas pāri kolektora ķēdē pievienotajai slodzei.

Pieredze 14.4 Tranzistoru līdzstrāvas pastiprinātājs

Aprīkojums:

1. Tranzistors uz statīva;

2. Fotodiode uz statīva;

3. Strāvas avots V-24;

4. Savienojošie vadi;

5. Spuldze;

6. Divi demonstrācijas galvanometri;

Uzstādīšanas shēma:

Kad fotoelements ir aptumšots, strāva ir maza. Ja fotoelements ir izgaismots, strāva palielinās sadaļā G2.

Ieskaites lekcijai Nr.14

Pārbaude 14.1.Kādus secinājumus var izdarīt no eksperimenta rezultātiem, kas parāda pusvadītāju pretestības atkarību no temperatūras?

£ Pusvadītāja temperatūrai paaugstinoties, tā pretestība palielinās

£ Pusvadītāja pretestība nav atkarīga no tā temperatūras

£ Pusvadītāja temperatūrai paaugstinoties, tā pretestība samazinās

£ Pusvadītāja pretestība nav būtiski atkarīga no tā temperatūras

Pārbaude 14.2.Kā sauc materiālu, kura elektriskās īpašības ir ļoti atkarīgas no ķīmisko piemaisījumu koncentrācijas tajā un ārējiem apstākļiem?

£ supravadītājs.

£ magnetoelektrisks.

£ feroelektrisks.

£ pusvadītājs.

Pārbaude 14.3.Kā sauc kvazidaļiņu, kuras lādiņš modulī ir vienāds ar elektrona lādiņu un kuras masa ir vienāda ar elektrona masu?

£ neitronu

£ "caurums"

£ α-daļiņa

£ pozitrons

Pārbaude 14.4.Kā sauc pusvadītāju ierīci, kas sastāv no diviem pn krustojumiem, kas savienoti viens ar otru?

£ tranzistors

£ kolekcionārs

£ galvanometrs

£ tiristoru

Pārbaude 14.5.Kāds ir tranzistora reģiona nosaukums, no kurienes tie nāk?

maksas nesēji?

£ savācējs

emitētājs

£ fotoelements

£ Zener diode

Testi nodaļai Nr.3.

1. pārbaude. Ko nozīmē trešās puses spēki?

£ Neelektrostatiskas izcelsmes spēki.

£ Spēki, ko rada tikai ķīmiskie procesi.

£ Tikai mehāniskie spēki (spēki, kas pielikti, lai pagrieztu ģeneratora rotoru).

£ Elektriskās izcelsmes spēki.

2. tests. Fiziskais lielums, ko raksturo lādiņš, kas laika vienībā iet caur vadītāja laukumu laukuma vienībā, ir...

£ strāvas stiprums.

£ strāvas blīvums.

£ spriegums.

£ elektriskā pretestība.

3. tests. Ja līdzstrāvas tīklam virknē ir pievienoti divi vadītāji, strāvas stiprums tīklā ir 6,25 reizes mazāks nekā tad, ja tie paši vadītāji ir savienoti paralēli. Cik reizes atšķiras vadītāju pretestības?

4. tests. No kā ir atkarīgs polarizācijas vektors dielektrikā?

dielektriskais sastāvs

£ dielektriskais izmērs

£ elektriskā indukcija

£ lauka stiprums dielektrikā

£ bezmaksas lādiņu klātbūtne dielektrikā

Tests 5. Izvēlieties pareizos secinājumus, kas izriet no eksperimenta, kas parāda vadītāja pretestības atkarību no temperatūras?

Vadītāja pretestība nav atkarīga no temperatūras

Palielinoties vadītāja temperatūrai, palielinās tā pretestība

Samazinoties vadītāja temperatūrai, palielinās tā pretestība

Palielinoties vadītāja temperatūrai, tā pretestība samazinās

Samazinoties vadītāja temperatūrai, tā pretestība samazinās

Tests 6. Kurā gadā supravadītspējas fenomenu atklāja Kamerlings - Oneness?

7. tests. Ja sazarotā ķēdē ir N-mezgli, cik mezgliem var sastādīt neatkarīgus vienādojumus? .

8. tests.

Savienojot vadītājus paralēli, tiem ir vienādi:

9. tests.

Izceliet formulas vadītāju virknes savienošanai:

£

£

£

£

£

10. tests. Formulējums "siltuma tiešas pārvēršanas elektroenerģijā parādība cietos vai šķidros vadītājos, kā arī apgrieztā parādība, kas saistīta ar divu vadītāju savienojumu tiešās sildīšanu un dzesēšanu ar caurlaides strāvu" ir definīcija ...

£ termoelektrība

£ termo-EMF

£ Faraday efekts

Zāles efekts

11. tests. Kas nosaka termopāra termo-EMF vērtību?

£ no krustojuma temperatūras starpības+

£ no abu vadītāju specifiskā termo-EMF

£ no sprieguma starpības

£ no potenciālās starpības

12. tests. Formulējums “Elektrisko potenciālu atšķirība, kas rodas starp saskarē esošajiem ķermeņiem termodinamiskā līdzsvara apstākļos” ir definīcija...

£ kontaktsprieguma starpība.

£ kontakta pretestības starpība.

£ jonu kontakta starpība.

£ kontakta potenciāla starpība .

£ kontaktstrāvas starpība

13. pārbaudījums . Sāļu, sārmu, skābju šķīdumi ir...

£ elektrolīti

£ puselektrolīti

£ dielektriķi

£ kvazielektrolīti

£ pusvadītāji

14. ieskaite. Kuri no šiem metāliem ir cēlmetāli?

15. tests. Faradeja pirmais elektrolīzes likums nosaka:

Vielas elektroķīmiskais ekvivalents ir tieši proporcionāls tās ķīmiskajam ekvivalentam.

£ uz elektrodiem izdalītās vielas masa ir tieši proporcionāla lādiņa kvadrātam, kas plūst caur elektrolītu

Uz elektrodiem izdalītās vielas masa ir tieši proporcionāla lādiņam, kas plūst caur elektrolītu.+

£ uz elektrodiem izdalītās vielas masa ir tieši proporcionāla kvadrātsaknei no lādiņa daudzuma, kas plūst caur elektrolītu

Uz elektrodiem izdalītās vielas masa ir apgriezti proporcionāla lādiņam, kas plūst caur elektrolītu

16. tests. Kādiem fizikāliem faktoriem ir jonizējoša ietekme uz gāzi?

£ apkure

£ elektriskais lauks

£ gāzes apjoma pieaugums.

£ starojuma iedarbība.

£ atmosfēras spiediena pazemināšanās.

17. tests. Ja izlādes laikā pārbaudīsit gāzizlādes cauruli, pamanīsit, ka izlāde nav vienmērīga. Izšķir šādas jomas:

£ Aston's Dark Space; katoda plēve; gruzdošs spīdums; negatīvā kolonna.

£ Aston's Dark Space; anoda plēve; katoda tumšā telpa; gruzdošs spīdums; Faraday tumšā telpa; negatīvā kolonna.

£ Aston's Dark Space; katoda plēve; katoda tumšā telpa; gruzdošs spīdums; Faraday tumšā telpa; pozitīva kolonna.

£ Aston's Dark Space; katoda plēve; gruzdošs spīdums; negatīvā kolonna; pozitīva kolonna

£ katoda plēve; katoda tumšā telpa; gruzdošs spīdums; Faraday tumšā telpa; pozitīva kolonna

18. tests. Kuru kategoriju izmanto galvenokārt apgaismojuma un reklāmas nolūkos?

£ krona.

£ loka.

£ gruzdošs.

£ dzirkstele

£ mirgojošs

Tests 19. Kādi plazmas veidi pastāv pēc ražošanas metodes?

£ gāzes izlāde

£ augstspriegums

£ augsta temperatūra

£ magnētiski-elektroniski

20. tests. Kādi magnētisko slazdu veidi pastāv?

£ betatrons

£ zvaigzne

£ stelators

£ tokamaks

£ plazmas lodlampa

21. tests. Kāda īpašība ir galvenā plazmai?

£ laba elektrovadītspēja

£ polarizējamība

£ jonizējamība

£ gandrīz neitralitāte

£ mūža garumā

Tests 22. Kā sauc dažādu vadītspējas veidu pusvadītāju saskares zonu?

£ aizliegtā zona

£ vadīšanas josla

£ p-n krustojums

£ valences josla

Tests 23. Kā sauc tranzistora apgabalu, kurā ienāk lādiņnesēji?

emitētājs

£ savācējs

£ fotoelements

£ mikroshēma

24. ieskaite. Kāda ir pusvadītāju īpatnība?

Vielas molekulu cietais dipola moments

£ augsta darba temperatūra

£ bezmaksas negatīvo lādiņu nesēju klātbūtne

£Ir divu veidu elektriskie lādiņnesēji+

£ bezmaksas pozitīvo lādiņu nesēju klātbūtne

Magnētiskais lauks vakuumā un matērijā

15. Strāvu mijiedarbība. Magnētiskais lauks. Indukcijas un magnētiskā lauka stiprums. Spole ar strāvu magnētiskajā laukā. Biota-Savarta-Laplasa likums. Tiešo, cirkulāro un solenoidālo strāvu magnētiskais lauks.

16. Magnētiskā lauka virpuļdaba. Magnētiskā lauka indukcijas vektora cirkulācija. Magnētiskā plūsma. Amperu jauda. Darbs, pārvietojot strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā. Lorenca spēks. Elektrona īpatnējā lādiņa noteikšana.

17. Magnētika. Magnetizācija. Indukcijas un magnētiskā lauka stipruma saistība magnētā. Magnētiskā caurlaidība un jutība. Magnētiski mehāniskās parādības.

18. Dia-, para- un feromagnētu jēdziens. Feromagnētu domēna struktūra. Magnētiskā histerēze. Stoletova darbi. Kirī punkts. Magnētiskie materiāli un to pielietojums.

Strāvu mijiedarbība. Magnētiskais lauks. Indukcijas un magnētiskā lauka stiprums. Spole ar strāvu magnētiskajā laukā. Biota-Savarta-Laplasa likums. Tiešo, cirkulāro un solenoidālo strāvu magnētiskais lauks

15.1. Strāvu mijiedarbība

15.2. Magnētiskais lauks. Indukcijas un magnētiskā lauka stiprums

15.3. Spole ar strāvu magnētiskajā laukā

15.4. Biota-Savarta-Laplasa likums. Tiešo, cirkulāro un solenoidālo strāvu magnētiskais lauks

Magnētisko parādību būtības izpēte sākās ar dabiskā magnētisma apsvēršanu. Šī dabisko magnētu mijiedarbība notika arī ar dažām vielām, kas pieder pie feromagnētu klases. Nākotnē mēs redzēsim, ka mijiedarbība paliek nemainīga, ja viens no dabiskajiem magnētiem tiek aizstāts ar vadītāju ar strāvu (Oersted eksperiments), un, visbeidzot, šo parādību var novērot, ja mijiedarbojas divi vadītāji ar strāvu (Ampere eksperiments) .

Pieredze 15.1 Orsteda pieredze.

Aprīkojums:

Rīsi. 15.1.

1. Magnētiskā adata;

2. Strāvas avots V-24;

3. Diriģents;

Uzstādīšanas shēma:

Bultiņa sākotnēji ir paralēla vadītājam. Kad strāvas avots ir ieslēgts, bultiņa ir iestatīta perpendikulāri vadītājam. Kad strāvas avots ir izslēgts, bultiņa atgriežas sākotnējā pozīcijā.

Secinājums: Ap strāvu nesošo vadītāju ir magnētiskais lauks, t.i. Kur ir kustīgi elektriskie lādiņi, pastāv magnētiskais lauks.

Pieredze 15.2 Divu vadītāju mijiedarbība ar strāvu.

Aprīkojums:

1. Divas elastīgas folijas lentes;

2. Strāvas avots V-24;

3. Diriģents;

Uzstādīšanas shēma:

Strāvas ir vērstas pretējā virzienā - vadītāji atgrūž viens otru.

Strāvas ir kopīgi virzītas - un vadītāji piesaista viens otru.

Secinājums: Kad divi vadītāji mijiedarbojas ar strāvu, rodas spēki, kas atgrūž vai piesaista vadītājus.

Magnētisko parādību izpēte ir parādījusi, ka magnētiskā mijiedarbība tiek novērota, kad notiek elektrisko lādiņu kustība attiecībā pret novērotāju (vai ierakstīšanas ierīci). Tā kā visas parādības, kas saistītas ar objektu relatīvo kustību, sauc par relativistiskām (no angļu vārda “relative” - relatīvs), viņi saka, ka magnētisms ir relatīvistisks efekts.

Pusvadītāju diode sauc par divu elektrodu ierīci ar vienvirziena vadītspēju. Tās dizains ir balstīts uz līdzsvaru R-n pāreja. Pamatojoties uz krustojuma veidošanās raksturu, diodes iedala punktveida un plakanās.

Pusvadītāju triodes tiek plaši izmantotas elektrisko svārstību pārveidošanai, pastiprināšanai un ģenerēšanai - tranzistori. Lai tranzistors darbotos, ir nepieciešami divi elektronu caurumu savienojumi. Germānija bieži tiek izmantota kā pusvadītājs.

Tranzistoros, kas izmanto n-р-n krustojums, pusvadītājs R-tips atrodas starp pusvadītājiem n-tipa, Plakanā bipolārā tranzistora konstrukcija parādīta 2.7.attēlā.

Rīsi. 2.7. Tranzistora ierīces princips un tranzistoru attēls diagrammās.

Šajā tranzistorā n-р-n tipam ir vidējais apgabals ar caurumu vadītspēju un divi ārējie apgabali ar elektronisko vadītspēju. Tranzistora vidējo reģionu sauc - bāze, viena galējā zona - emitētājs , cits - kolekcionārs. Tādējādi tranzistoram ir divi n-r pāreja: emitētājs– starp emitētāju un bāzi un kolekcionārs- starp pamatni un kolektoru. Attālumam starp tiem jābūt ļoti mazam, ne vairāk kā dažiem mikrometriem, t.i. Pamatnes laukumam jābūt ļoti plānam. Tas ir nosacījums labai tranzistora darbībai. Turklāt piemaisījumu koncentrācija bāzē vienmēr ir ievērojami mazāka nekā kolektorā un emitētājā. Tranzistoru shematiskajos attēlos bultiņa parāda strāvas virzienu (nosacīts, no plusa līdz mīnusam) emitera vadā ar priekšējo spriegumu emitera krustojumā.

Apskatīsim tranzistora darbību bezslodzes režīmā, kad ir ieslēgti tikai konstanta barošanas sprieguma E 1 un E 2 avoti (2.8. attēls).

To polaritāte ir tāda, ka emitera krustojumā spriegums ir uz priekšu, bet kolektora krustojumā tas ir apgriezts. Tāpēc emitētāja savienojuma pretestība ir zema un, lai šajā savienojumā iegūtu normālu strāvu, pietiek ar spriegumu E 1 no volta desmitdaļām. Kolektora savienojuma pretestība ir augsta, un spriegums E2 parasti ir daži vai desmiti voltu.

Rīsi. 2.8. Elektronu un caurumu kustība n-p-n tranzistorā.

Tranzistora darbības princips ir tāds, ka emitera krustojuma, t.i., bāzes-emitera sekcijas, tiešais spriegums būtiski ietekmē kolektora strāvu: jo lielāks šis spriegums, jo lielākas ir emitētāja un kolektora strāvas. Šajā gadījumā kolektora strāvas izmaiņas ir tikai nedaudz mazākas nekā emitētāja strāvas izmaiņas. Tādējādi spriegums starp bāzi un emitētāju E 1, t.i. ieejas spriegums kontrolē kolektora strāvu. Elektrisko svārstību pastiprināšana, izmantojot tranzistoru, balstās tieši uz šo parādību.

Fiziskie procesi tranzistorā notiek šādi. Palielinoties tiešajam ieejas spriegumam E1, potenciālā barjera emitētāja savienojumā samazinās un attiecīgi palielinās strāva caur šo savienojumu - emitētāja strāva i uh. Šīs strāvas elektroni tiek ievadīti no emitētāja bāzē un difūzijas dēļ caur pamatni iekļūst kolektora savienojumā, palielinot kolektora strāvu. Tā kā kolektora pāreja darbojas ar apgrieztu spriegumu, šajā krustojumā parādās telpas lādiņi, kas attēlā parādīti ar apļiem ar zīmēm “+” un “–”. Starp tiem rodas elektriskais lauks. Tas veicina elektronu kustību (ekstrakciju) caur kolektora savienojumu, kas šeit ieradās no emitētāja, t.i. ievelk elektronus kolektora savienojuma reģionā.

Ja pamatnes biezums ir pietiekami mazs un caurumu koncentrācija tajā ir zema, tad lielākajai daļai elektronu, izejot cauri pamatnei, nav laika rekombinēties ar pamatnes caurumiem un sasniegt kolektora savienojumu. Tikai neliela daļa elektronu rekombinējas ar caurumiem pamatnē. Rekombinācijas rezultātā bāzes vadā plūst bāzes strāva. Patiešām, līdzsvara stāvoklī caurumu skaitam pamatnē vajadzētu palikt nemainīgam. Rekombinācijas dēļ ik sekundi pazūd vairāki caurumi, bet tikpat daudz jaunu caurumu parādās tāpēc, ka tikpat daudz elektronu atstāj bāzi virzienā uz avota polu E 1. Citiem vārdiem sakot, daudzi elektroni nevar uzkrāties bāzē.

Ja pamatnei būtu ievērojams biezums un tajā būtu liela caurumu koncentrācija, tad lielākā daļa emitētāja strāvas elektronu, izkliedējot caur pamatni, rekombinētos ar caurumiem un nesasniegtu kolektora savienojumu.

Ieejas sprieguma ietekmē no emitētāja puses bāzes reģionā tiek ievadīta ievērojama emitētāja strāva, kas ir mazākuma nesēji šim reģionam. Ja nav laika apvienoties ar caurumiem difūzijas laikā caur pamatni, tie sasniedz kolektora savienojumu. Jo lielāka ir emitētāja strāva, jo vairāk elektronu nonāk kolektora savienojumā un jo mazāka kļūst tā pretestība. Attiecīgi palielinās kolektora strāva. Citiem vārdiem sakot, palielinoties emitētāja strāvai bāzē, palielinās mazākuma nesēju koncentrācija, kas tiek ievadīta no emitētāja, un, jo vairāk šo nesēju, jo lielāka ir kolektora savienojuma strāva, t.i. kolektora strāva es uz .

Jāņem vērā, ka emitētāju un kolektoru var samainīt (tā sauktais apgrieztais režīms). Bet uz tranzistoriem, kā likums, kolektora savienojums ir izgatavots ar daudz lielāku laukumu nekā emitera pāreja, jo kolektora savienojumā izkliedētā jauda ir daudz lielāka nekā emitētāja pārejā izkliedētā jauda. Tāpēc, ja izmantojat emitētāju kā kolektoru, tranzistors darbosies, taču to var izmantot tikai ar ievērojami mazāku jaudu, kas ir nepraktiski. Ja savienojuma zonas ir identiskas (šajā gadījumā tiek saukti tranzistori simetrisks), tad jebkurš no galējiem reģioniem var darboties kā izstarotājs vai savācējs tikpat veiksmīgi.

Mēs pārbaudījām fizikālās parādības n-p-n tranzistorā. Līdzīgi procesi notiek arī p-n-p tranzistorā, taču tajā mainās elektronu un caurumu lomas, un mainās sprieguma polaritātes un strāvas virzieni uz pretējo.

Trīs visizplatītākie tranzistoru ieslēgšanas veidi ir:

- kopējā bāzes ķēde, kad emitera ieeja un kolektora izeja

savienots ar kopēju bāzi;

- kopējā emitētāja ķēdē kolektora izejas ķēde

savienojas ar emitētāju, nevis pamatni;

- kopējā kolektora ķēde, citādi saukts par emitera atkārtojumu.

Secinājums: 1. Piemaisījumu klātbūtne pusvadītājos izraisa vienlīdzības pārkāpumu starp caurumu skaitu un elektroniem, un elektrisko strāvu veidos galvenokārt vienas zīmes lādiņi atkarībā no tā, kas dominē pusvadītājā.

2. Jebkuras pusvadītāju ierīces konstrukcijas pamatā ir līdzsvars R-n pārejas.

Sagatavots

10. "A" klases skolnieks

Skola Nr.610

Ivčins Aleksejs

Abstrakts par tēmu:

"Pusvadītāju diodes un tranzistori, to pielietojuma jomas"

2. Pamata pusvadītāju ierīces (struktūra un pielietojums)

3.Pusvadītāju ierīču veidi

4.Ražošana

5. Lietošanas zona

1. Pusvadītāji: teorija un īpašības

Vispirms jums jāiepazīstas ar vadītspējas mehānismu pusvadītājos. Un, lai to izdarītu, jums ir jāsaprot saišu raksturs, kas satur pusvadītāju kristāla atomus blakus viens otram. Piemēram, apsveriet silīcija kristālu.

Silīcijs ir četrvērtīgs elements. Tas nozīmē, ka ārējā

atoma apvalkā ir četri elektroni, salīdzinoši vāji saistīti

ar kodolu. Katra silīcija atoma tuvāko kaimiņu skaits ir arī vienāds ar

četri. Blakus esošo atomu pāra mijiedarbība tiek veikta, izmantojot

paionoelektroniskā saite, ko sauc par kovalento saiti. Izglītībā

Šī saite no katra atoma ietver monovalentu elektronu, kas

kas atdalās no atomiem (kolektivizē kristāls) un kad

savā kustībā viņi lielāko daļu laika pavada telpā starp

blakus esošie atomi. To negatīvais lādiņš notur pozitīvos silīcija jonus blakus viens otram. Katrs atoms veido četras saites ar saviem kaimiņiem,

un jebkurš valences elektrons var pārvietoties pa vienu no tiem. Sasniedzis blakus esošo atomu, tas var pāriet uz nākamo un tad tālāk pa visu kristālu.

Valences elektroni pieder visam kristālam. Silīcija elektroniskās pāru saites ir diezgan spēcīgas, un tās nevar pārraut zemā temperatūrā. Tāpēc silīcijs nevada elektrisko strāvu zemā temperatūrā. Atomu savienošanā iesaistītie valences elektroni ir stingri piesaistīti kristāliskajam režģim, un ārējais elektriskais lauks būtiski neietekmē to kustību.

Elektroniskā vadītspēja.

Silīciju karsējot, palielinās daļiņu kinētiskā enerģija, un

atsevišķi savienojumi ir bojāti. Daži elektroni atstāj savu orbītu un kļūst brīvi, piemēram, elektroni metālā. Elektriskajā laukā tie pārvietojas starp režģa mezgliem, veidojot elektrisko strāvu.

Pusvadītāju vadītspēja brīvo metālu klātbūtnes dēļ

elektronus elektronus sauc par elektronu vadītspēju. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās salauzto saišu un līdz ar to arī brīvo elektronu skaits. Sildot no 300 līdz 700 K, brīvo lādiņu nesēju skaits palielinās no 10,17 līdz 10,24 1/m.3. Tas noved pie pretestības samazināšanās.

Caurumu vadītspēja.

Kad saite tiek pārtraukta, trūkstošais elektrons rada brīvu pozīciju.

To sauc par caurumu. Caurumam ir pārmērīgs pozitīvais lādiņš, salīdzinot ar citām, parastajām saitēm. Cauruma stāvoklis kristālā nav nemainīgs. Sekojošais process notiek nepārtraukti. Viens

no elektroniem, kas nodrošina atomu savienojumu, lec uz apmaiņas vietu

izveidoja caurumus un šeit atjauno pāra elektronisko savienojumu.

un no kurienes šis elektrons izlēca, veidojas jauns caurums. Tātad

Tādējādi caurums var pārvietoties pa visu kristālu.

Ja elektriskā lauka stiprums paraugā ir nulle, tad caurumu kustība, kas ir ekvivalenta pozitīvo lādiņu kustībai, notiek nejauši un tāpēc nerada elektrisko strāvu. Elektriskā lauka klātbūtnē notiek sakārtota caurumu kustība, un tādējādi brīvo elektronu elektriskajai strāvai tiek pievienota elektriskā strāva, kas saistīta ar caurumu kustību. Caurumu kustības virziens ir pretējs elektronu kustības virzienam.

Tātad pusvadītājos ir divu veidu lādiņu nesēji: elektroni un caurumi. Tāpēc pusvadītājiem ir ne tikai elektroniska, bet arī caurumu vadītspēja. Vadītspēja šādos apstākļos tiek saukta par pusvadītāju iekšējo vadītspēju. Pusvadītāju iekšējā vadītspēja parasti ir zema, jo brīvo elektronu skaits ir mazs, piemēram, germānijā istabas temperatūrā ne = 3 uz 10 in 23 cm in –3. Tajā pašā laikā germānija atomu skaits 1 kubikcm ir aptuveni 10 no 23. Tādējādi brīvo elektronu skaits ir aptuveni viena desmitmiljardā daļa no kopējā atomu skaita.

Pusvadītāju būtiska iezīme ir tā, ka tie

piemaisījumu klātbūtnē kopā ar iekšējo vadītspēju,

papildu - piemaisījumu vadītspēja. Mainot koncentrāciju

piemaisījumu, jūs varat būtiski mainīt lādiņu nesēju skaitu

vai cita zīme. Pateicoties tam, ir iespējams izveidot pusvadītājus ar

dominējošā koncentrācija ir negatīva vai pozitīva

spēcīgi uzlādēti nesēji. Šī pusvadītāju iezīme ir atklāta

sniedz plašas iespējas praktiskai pielietošanai.

Donoru piemaisījumi.

Izrādās, ka piemaisījumu, piemēram, arsēna atomu, klātbūtnē pat ļoti zemās koncentrācijās brīvo elektronu skaits palielinās

daudzas reizes. Tas notiek šāda iemesla dēļ. Arsēna atomiem ir pieci valences elektroni, no kuriem četri ir iesaistīti kovalentās saites veidošanā starp šo atomu un apkārtējiem atomiem, piemēram, ar silīcija atomiem. Piektais valences elektrons ir vāji saistīts ar atomu. Tas viegli atstāj arsēna atomu un kļūst brīvs. Brīvo elektronu koncentrācija ievērojami palielinās un kļūst tūkstoš reižu lielāka nekā brīvo elektronu koncentrācija tīrā pusvadītājā. Piemaisījumus, kas viegli nodod elektronus, sauc par donoru piemaisījumiem, un šādi pusvadītāji ir n tipa pusvadītāji. N tipa pusvadītājos elektroni ir lielākā daļa lādiņu nesēju, un caurumi ir mazākuma lādiņu nesēji.

Akceptoru piemaisījumi.

Ja indiju, kura atomi ir trīsvērtīgi, izmanto kā piemaisījumu, tad mainās pusvadītāja vadītspējas raksturs. Tagad, lai izveidotu parastās pāra elektroniskās saites ar kaimiņiem, indija atoms nav

iegūst elektronu. Tā rezultātā veidojas caurums. Caurumu skaits kristālā

talums ir vienāds ar piemaisījumu atomu skaitu. Šāda veida piemaisījumi

sauc par akceptoru (saņemšanu). Elektriskā lauka klātbūtnē

caurumi sajaucas visā laukā un rodas caurumu vadītspēja. Pēc-

pusvadītāji ar dominējošo caurumu vadītspēju pār elektroniem

Tos sauc par p-veida pusvadītājiem (no vārda positiv — pozitīvs).

2. Pamata pusvadītāju ierīces (struktūra un pielietojums)

Ir divas pamata pusvadītāju ierīces: diode un tranzistors.

/>Mūsdienās pusvadītāju diodes arvien vairāk izmanto, lai iztaisnotu elektrisko strāvu radio ķēdēs, kā arī divu elektrodu lampas, jo tām ir vairākas priekšrocības. Vakuuma caurulē lādiņnesēju elektroni tiek ģenerēti, karsējot katodu. P-n savienojumā lādiņnesēji veidojas, kad kristālā tiek ievadīts akceptors vai donoru piemaisījums Tādējādi nav nepieciešams enerģijas avots, lai iegūtu lādiņnesējus. Sarežģītās ķēdēs no tā izrietošais enerģijas ietaupījums izrādās ļoti nozīmīgs. Turklāt pusvadītāju taisngrieži ar vienādām taisnās strāvas vērtībām ir miniatūrāki nekā cauruļu taisngrieži.

/> Pusvadītāju diodes ir izgatavotas no germānija un silīcija. selēns un citas vielas. Apskatīsim, kā rodas p-n pāreja, izmantojot apakšējo piemaisījumu, šo savienojumu nevar iegūt, mehāniski savienojot divus dažāda veida pusvadītājus, jo tas rada pārāk lielu atstarpi starp pusvadītājiem. Šim biezumam nevajadzētu būt lielākam par starpatomu attālumiem. Tāpēc indijs tiek izkausēts vienā no parauga virsmām. Sakarā ar indija atomu difūziju dziļi germānija monokristālā, germānija virsmā tiek pārveidots reģions ar p tipa vadītspēju. Pārējam germānija paraugam, kurā indija atomi nav iekļuvuši, joprojām ir n-veida vadītspēja. Starp reģioniem rodas p-n krustojums. Pusvadītājā diodegermānija kalpo kā katods, un indijs kalpo kā anods. 1. attēlā parādīts diodes tiešais (b) un reversais (c) savienojums.

Strāvas-sprieguma raksturlielums tiešajiem un reversajiem savienojumiem ir parādīts 2. attēlā.

Tās nomainīja lampas un ļoti plaši tiek izmantotas tehnoloģijās, galvenokārt, diodes ir atradušas pielietojumu dažādās ierīcēs.

Tranzistors.

/> Apskatīsim viena veida tranzistoru, kas izgatavots no germānija vai silīcija ar donoru un akceptoru piemaisījumiem, kas tajos ir ievadīti. Piemaisījumu sadalījums ir tāds, ka starp diviem p-tipa pusvadītāju slāņiem tiek izveidots ļoti plāns (vairāku mikrometru lielums) n-veida pusvadītāja slānis. 3. Šo plāno slāni sauc par pamatni vai pamatni Kristālā veidojas divi p-n krustojumi, kuru tiešie virzieni ir pretēji. Trīs spailes no zonām ar dažāda veida vadītspēju ļauj pieslēgt tranzistoru ķēdei, kas parādīta 3. attēlā. Ar šo savienojumu

Kreisais pn savienojums ir tiešs un atdala bāzi no reģiona ar p veida vadītspēju, ko sauc par emitētāju. Ja nebūtu pareizā p–n savienojuma, emitētāja-bāzes ķēdē būtu strāva atkarībā no avotu sprieguma (akumulatora B1 un maiņstrāvas avota).

pretestība) un ķēdes pretestība, ieskaitot zemu tiešo pretestību

/>izstarotāja-bāzes pāreja. Akumulators B2 ir pievienots tā, ka labais pn pāreja ķēdē (sk. 3. att.) ir apgriezta. Tas atdala pamatni no labās puses apgabala ar p veida vadītspēju, ko sauc par kolektoru. Ja nebūtu kreisā pn savienojuma, kolektora ķēdes strāvas stiprums būtu tuvu nullei, jo reversā savienojuma pretestība ir ļoti augsta. Kad kreisajā p-n krustojumā ir strāva, kolektora ķēdē parādās strāva, un strāvas stiprums kolektorā ir tikai nedaudz mazāks par strāvas stiprumu emitētājā. p-tipa pusvadītāja galvenie nesēji - caurumi iekļūst pamatnē, kur tie jau ir galvenie nesēju nesēji. Tā kā pamatnes biezums ir ļoti mazs un galveno nesēju (elektronu) skaits tajā ir mazs, caurumi, kas tajā nonāk, gandrīz nesavienojas (nepārkombinējas) ar pamatnes elektroniem un iekļūst kolektorā. uz difūziju. Labais pn pāreja ir slēgta galvenajiem bāzes lādiņnesējiem - elektroniem, bet ne caurumiem. Caurumus kolektorā aiznes elektriskais lauks un pabeidz ķēdi. Strāvas stiprums, kas no pamatnes sazarojas emitera ķēdē, ir ļoti mazs, jo pamatnes šķērsgriezuma laukums horizontālajā (sk. 3. att.) plaknē ir daudz mazāks nekā šķērsgriezums vertikālajā plaknē. . Strāva kolektorā, kas ir gandrīz vienāda ar strāvu emitētājā, mainās atkarībā no strāvas emitētājā. Rezistora R /> pretestība maz ietekmē strāvu kolektorā, un šo pretestību var padarīt diezgan lielu. Kontrolējot emitētāja strāvu, izmantojot maiņstrāvas avotu, kas savienots ar tā ķēdi, mēs iegūstam sinhronas izmaiņas spriegumam pāri rezistoram. Ja rezistora pretestība ir liela, sprieguma izmaiņas tajā var būt desmitiem tūkstošu reižu lielākas nekā signāla izmaiņas emitera ķēdē. Tas nozīmē sprieguma pieaugumu. Tāpēc, izmantojot slodzi R, ir iespējams iegūt elektriskos signālus, kuru jauda ir daudzkārt lielāka par emitētāja ķēdei piegādāto jaudu. Tie aizstāj vakuuma caurules un tiek plaši izmantoti tehnoloģijā.

3.Pusvadītāju ierīču veidi.

/>Papildus plakanajām diodēm (8. att.) un tranzistoriem ir arī punktveida diodes (4. att.). Punkta tranzistori (skat. attēlu par struktūru) pirms lietošanas tiek formēti, t.i. izlaiž noteikta lieluma strāvu, kā rezultātā zem stieples gala veidojas laukums ar caurumu vadītspēju. Tranzistori ir p-n-p un n-p-n tipa. Apzīmējums un vispārīgi ir redzami 5. attēlā.

Ir foto, termistori un varistori, kā parādīts attēlā. Plakanās diodes ietver selēna taisngriežus. Šādas diodes pamatā ir tērauda paplāksne, kas no vienas puses pārklāta ar selēna slāni, kas ir pusvadītājs ar caurumu vadītspēju (sk. 7. att.). Selēna virsma tiek pārklāta ar kadmija sakausējumu, kā rezultātā veidojas plēve ar elektronisko vadītspēju, kā rezultātā veidojas taisngriežu strāvas pāreja Jo lielāks laukums, jo lielāka ir taisnes strāva.

4. Ražošana

/>Diodatu ražošanas tehnoloģija ir līdzīga. Indija gabals tiek izkausēts uz kvadrātveida plāksnes virsmas, kuras laukums ir 2–4 cm2 un biezums ir vairākas milimetra frakcijas, izgriezts no pusvadītāju kristāla ar elektronisku vadītspēju. Indijs ir stingri leģēts ar plāksni. Šajā gadījumā indija atomi iekļūst (izkliedējas) plāksnes biezumā, veidojot tajā apgabalu ar dominējošo caurumu vadītspēju (6. attēls). dažādu veidu vadītspēja un p-n krustojums starp tiem. Jo plānāka ir pusvadītāju vafele. jo mazāka ir diodes pretestība virzienā uz priekšu, jo lielāka ir diodes koriģētā strāva. Diodes kontakti ir indija piliens un metāla disks vai stienis ar svina vadītājiem

Pēc tranzistora montāžas tas tiek uzstādīts korpusā un ir pievienots elektriskais savienojums. vadi uz kristāla kontaktplāksnēm un korpusa svins noblīvē korpusu.

5. Piemērošanas joma

/> Diodes ir ļoti uzticamas, taču to izmantošanas robeža ir no –70 līdz 125 C. Jo Punkta diodei ir ļoti mazs kontakta laukums, tāpēc strāvas, ko šādas diodes var piegādāt, nav lielākas par 10-15 mA. Un tos galvenokārt izmanto augstfrekvences svārstību modulēšanai un mērinstrumentiem. Jebkurai diodei ir noteiktas maksimālās pieļaujamās tiešās un apgrieztās strāvas robežas atkarībā no tiešā un apgrieztā sprieguma un nosaka tā taisnošanas un stiprības raksturlielumus.

Tranzistori, tāpat kā diodes, ir jutīgi pret temperatūru un pārslodzi, kā arī pret iekļūstošo starojumu. Tranzistori, atšķirībā no radiolampām, izdeg nepareiza savienojuma dēļ.