TANTERV
2. szakasz Témakör 2.5 Félvezető eszközök
(Óra témája)
Teljes név (teljes név)
Diligenszkaja Julija Vlagyimirovna
Munkavégzés helye
BPOU VO "Cserepovetsi Erdészeti Mechanikai Főiskola névadója. V.P. Chkalov"
Munka megnevezése
Tanár
Szakmai modul PM 01. Villamos és elektromechanikus berendezések karbantartásának, javításának szervezése
MDK 01.05 Elektronikus és számítástechnikai eszközök tipikus elektromos áramkörei és funkcionális egységei
AZ ELEKTRONIKUS ÁRAMKÖRÖK ELEMEI
Irodalom
Fő
1. Tugov N. M., Glebov B. A., Charykov N. A. Félvezető eszközök - M.: "Akadémia" kiadói központ, 2004.-240 p.
2. Miklashevsky S.P., Elektronikus áramkörök ipari elemei. M: Felsőiskola, 2006-214 p.
Információ
1. Diódák, tranzisztorok, optoelektronikai eszközök: Címtár , M.: "Akadémia" kiadó, 2005
2. Didaktikai anyag az általános elektrotechnikáról az elektronika alapjaival, Tankönyv - M: Felsőiskola. 2006 – 108 s
5. Az óra célja:
Megismertetni a hallgatókkal a félvezető eszközök típusait;
Adjon ötletet az egyes eszközök funkcionális céljáról;
Mutassa be a félvezető eszközök gyakorlati jelentőségét a szakterületen!
6. Feladatok:
- oktatási
segítse a hallgatókat a félvezető eszközök osztályozásának tanulmányozásában;.
-fejlesztés
fejleszti a tanulók kognitív érdeklődését.
-nevelési
a tanulók információs kultúrájának ápolására.
7. Az óra típusa – új ismeretek elsajátítása
8. A diákmunka formái – egyéni és csoportos.
9. Szükséges technikai eszközök – multimédia tanári számítógép, videoprojektor,
Az óra szerkezete és menete
Asztal 1.
TECHNOLÓGIAI ÓRATÉRKÉP
Lecke szakasz
A használt EOR-k neve
(a 2. táblázat sorozatszámának feltüntetésével)
A tanári tevékenység
Diák tevékenységek
Idő
(percenként)
Szervezési és motivációs
1. Számítógép-eszköz diagram
Köszöntjük a diákokat. Ellenőrzi a tanulók órára való felkészülését és a házi feladat elkészítését.
Megfogalmazza az óra témáját és feltárja az óra céljait.
Kérdéseket tesz fel, hogy motiválja a tanulókat egy új téma tanulmányozására:
Milyen típusú elektronikus áramköröket ismer?
Milyen típusú félvezető eszközöket ismer?
Sorolja fel a félvezető anyagok jellemzőit?
Összefoglalja a tanulók válaszait, áttérve az óra fő részére.
Köszöntik a tanárt, és a füzetükben megmutatják a házi feladatukat.
Hallgassa meg és értse meg az óra céljait, írja le a füzetekbe az óra dátumát és témáját
Válaszolnak a feltett kérdésekre.
Elemezze a dián bemutatott információkat.
Fő rész:
Az új ismeretek átadásának szakasza
2. Félvezető eszközök alapkészülékei
3. Dióda jellemzői
4.Tranzisztorok jellemzői
5. Mikroáramkörök jellemzői
Előadás. (Interaktív előadás bemutatója)
Felhívja a figyelmet a félvezető eszközök rendeltetésének és jellemzőinek különbségeire egy videórészlet segítségével.
Jelzi a félvezető eszközök tervezését a fő funkcionális komponenseket bemutató diagram megjelenítésével. félvezető eszközök
Mindenkiről beszél
félvezető eszköz
1) Diódák
felhívja a figyelmet arra, hogy a félvezető anyagok tulajdonságai az eszközök általános működési elvein alapulnak
2) Tranzisztorok.
3) Mikroáramkörök.
Hallgassa meg az új anyagok magyarázatát, és jegyezze fel a füzetekbe.
Értelmezni az új információkat.
Tanulmányozza a bemutatott diagramot, és tegyen fel kérdéseket.
Rajzolj diagramokat füzetekbe!
Beszéljétek meg a dián bemutatott információkat, mutassák be tudásukat a „Fizika” tudományágból a félvezető eszközök jellemzőiről
Az új ismeretek asszimilációjának szakasza
7. Félvezető eszközök alkalmazása a szakterületen
Felajánlja a koncepció és a cél önálló tanulmányozását:
4) Térhatású tranzisztorok kapcsolóberendezésekben.
Tankönyvvel végzett munka, jegyzetelés füzetekbe. Az anyag tanulmányozása után tisztázatlan pontok derülnek ki.
Új anyag összevonása
A csoport csapatokra oszlik. A tanár minden csapatnak kártyákat oszt ki kulcsszavakkal, amelyeket ki kell egészíteni az óra témájához kapcsolódó kifejezésekkel.
Ellenőrzi a feladat helyes végrehajtását
Minden csapat egy feladaton dolgozik, először azt próbálja teljesíteni.
Óra összefoglalója
Értékeli a tanulói tevékenységet. Összefoglalja az általános leckét.
Házi feladatot rendel.
Köszönjük a tanulóknak a leckét.
Hallgassa meg és értse meg a lecke eredményeit. Rögzítse a házi feladatokat a naplókban. Fejezzék ki hozzáállásukat a leckéhez.
Óra témája: "Félvezető eszközök. Diódák"
Az óra célja és céljai:
Nevelési:
kezdeti koncepció kialakítása a félvezető diódák céljáról, működéséről és főbb tulajdonságairól.
Nevelési:
a szellemi munka kultúrájának kialakítása, a személyes tulajdonságok fejlesztése - kitartás, elszántság, alkotó tevékenység, önállóság.
Nevelési:
az egyirányú vezetőképesség tulajdonság használatának megtanulása.
Az óra tárgyi és technikai eszközei:
munkafüzetek, tanári számítógép, interaktív tábla, előadás a témában
A lecke menete:
1. Szervezési pont:
(Feladat: kedvező pszichológiai hangulat megteremtése és figyelem aktiválása).
2. Felkészülés a tárgyalt anyag ismétlésére, általánosítására
Mi az elektromos áram?
Áramerősség, mértékegységek.
p – nátmenet.
Félvezetők.
Mondja el az óra témáját és célját!
Félvezetők. Diódák.
Perspektíva magyarázata.
A modern elektronika tanulmányozásához mindenekelőtt ismernie kell a félvezető eszközök tervezési alapelveit és működésének fizikai alapjait, jellemzőit és paramétereit, valamint azokat a legfontosabb tulajdonságokat, amelyek meghatározzák az elektronikus berendezésekben való felhasználásuk lehetőségét.
A félvezető eszközök használata óriási megtakarítást eredményez az áramforrásokból származó elektromos energia fogyasztásában, és lehetővé teszi a berendezések méretének és tömegének többszörös csökkentését. A vákuumcső tápellátásának minimális teljesítménye 0,1 W, tranzisztornál pedig 1 μW, azaz. 100.000-szer kevesebb.
3. Főszínpad.
Új anyag
A természetben található összes anyagot három csoportra osztják elektromos vezető tulajdonságaik szerint:
karmesterek,
szigetelők (dielektrikumok),
félvezetők
A félvezetők sokkal több anyagot tartalmaznak, mint a vezetők és a szigetelők. A rádiókészülékek gyártásában a legszélesebb körben használt 4 vegyértékű germánium Ge és szilícium Si.
A félvezetők elektromos áramát a szabad elektronok és az úgynevezett „lyukak” mozgása határozza meg.
Az atomjaikat elhagyó szabad elektronok n-vezetőképességet hoznak létre (n a latin negativus szó első betűje - negatív). A lyukak p - vezetőképességet hoznak létre a félvezetőben (p a latin positivus szó első betűje - pozitív).
Egy tiszta vezetőben a szabad elektronok és a lyukak száma azonos.
Szennyeződések hozzáadásával túlnyomóan elektron- vagy lyukvezetőképességű félvezetőt lehet előállítani.
A p- és n-félvezetők legfontosabb tulajdonsága az egyirányú vezetőképesség a csomópontban. Ezt a csomópontot p-n átmenetnek nevezzük.
Adjunk hozzá 5 vegyértékű arzént (antimont) egy 4 vegyértékű germánium kristályhoz (szilícium), és kapunk egy n - vezetőt.
3 vegyértékű indium hozzáadásával p - vezetőt kapunk.
Ha a forrás „plusz”-ja a p-régióhoz csatlakozik, az átmenetet előrefelé bekapcsoltnak mondjuk, ha pedig az áramforrás mínuszát a p-régióhoz kapcsoljuk, az átmenetet úgy mondjuk, hogy fordított irányban kell bekapcsolni.
A p és n átmenet egyirányú vezetőképessége az alapja a félvezető diódák, tranzisztorok stb.
Miután megértette a félvezetőt, kezdjük el a dióda tanulmányozását.
A "di" előtag kettőt jelent, két szomszédos, különböző vezetőképességű zónát jelöl.
Kerékpár gumiabroncs szelep (mellék). A levegő csak egy irányba haladhat át rajta - a kamrába. De van elektromos szelep is. Ez egy dióda - egy félvezető rész, két végén két vezetékkel.
Kialakításuk szerint a félvezető diódák lehetnek síkbeli vagy pontszerűek.
A síkdiódák nagy elektronlyuk csatlakozási területtel rendelkeznek, és olyan áramkörökben használatosak, amelyekben nagy áram folyik.
A pontdiódákat az elektron-lyuk csomópont kis területe jellemzi, és alacsony áramú áramkörökben használják.
Egy dióda szimbolikus grafikai jelölése. A háromszög a p-régiónak felel meg, és anódnak nevezik, a katódnak nevezett egyenes szakasz pedig az n-régiót.
A dióda céljától függően az UGO-n további szimbólumok is lehetnek.
A fő paraméterek, amelyekkel a diódákat jellemzik.
Előremenő dióda áram.
Dióda fordított áram.
Az anyag rögzítése.
Az áramforrás csatlakozásának polaritásának megváltoztatása félvezető diódát tartalmazó áramkörben.
Sorba kapcsoljuk a 3336L akkumulátort és egy MH3.5 - 0.28 izzólámpát (3.5V feszültséghez és 0.28A izzóáramhoz), és ezt az áramkört egy D7 vagy D226 sorozatú ötvözetdiódához kötjük úgy, hogy a pozitív legyen közvetlenül vagy az izzón keresztül a dióda anódjára, a katódra pedig negatív akkumulátorfeszültség (3. ábra, 4. ábra). Az izzónak teljesen ki kell világítania. Ezután megfordítjuk az „akkumulátor - izzó” áramkör csatlakozásának polaritását (3. ábra, 4. ábra). Ha a dióda működik, a lámpa nem világít. Ebben a kísérletben az izzólámpa kettős funkciót lát el: az áramkör áramának jelzőjeként szolgál, és 0,28 A-re korlátozza az áramkör áramát, ezáltal megvédi a diódát a túlterheléstől. Az akkumulátorral és az izzólámpával sorba kapcsolva 300...500 mA áramerősséghez csatlakoztathat még egy milliampermérőt, ami a diódán keresztül rögzítené az előre- és hátraáramot.
4. Ellenőrző pont:
Rajzoljon fel egyenáramforrásból, mikromotorból, 2 diódából álló elektromos áramkör diagramját, hogy kapcsolók segítségével módosíthassa a mikromotor forgórészének forgásirányát!
Határozza meg a zseblámpa elem pólusait egy félvezető dióda segítségével.
Tanulmányozza saját maga a dióda vezetőképességét egy bemutató állványon. Dióda egyirányú vezetőképességének vizsgálata.
5. Utolsó pont:
a lecke céljainak elérésében elért siker értékelése (hogyan dolgoztak, mit tanultak vagy tanultak)
6. Fényvisszaverő momentum:
az óra eredményességének és hasznosságának meghatározása a tanulók önértékelésén keresztül.
7. Információs pont:
a következő lecke kilátásainak meghatározása .
8. Házi feladat
A tárgyalt anyag összevonásához gondolja át a következő problémákat, és nyújtson megoldást rájuk:
Hogyan védjük meg a rádióberendezéseket a polaritásváltástól félvezető diódával?
Van egy elektromos áramkör, amely négy sorba kapcsolt elemet tartalmaz - két a és b izzót, valamint két A és B kapcsolót. Ebben az esetben mindegyik kapcsoló csak egyet világít, csak „a saját” izzóját. Ahhoz, hogy mindkét izzót meggyújthassa, mindkét kapcsolót egyszerre kell bezárnia.
Fizika óra 11. évfolyam
Az óra témája:
„Félvezetők.
Félvezetők belső és szennyező vezetőképessége. Elektromos áram a félvezetőkben"
Az óra célja
Anyagok és felszerelések:
Számítógép, projektor, elektronikus anyagok a témában: „Félvezetők”; kártyák – kiscsoportos önálló munkához szükséges feladatok; félvezető eszközök készlete Atomerőmű – 2; bemutató galvanométer; DC forrás (4V); bemutató kapcsoló; elektromos lámpa 60-100W állványon; elektromos forrasztópáka; összekötő vezetékek.
Tanterv:
Emlékeznünk kell:
Igen, ezek félvezetők. Alig több mint fél évszázaddal ezelőtt még nem volt jelentős gyakorlati jelentőségük. Az elektrotechnikában és a rádiótechnikában kizárólag vezetőket és dielektrikumokat használtak. Ám a helyzet drámaian megváltozott, amikor elméletileg, majd gyakorlatilag is felfedezték a félvezetők elektromos vezetőképességének szabályozásának lehetőségét.
Mi a fő különbség a félvezetők és a vezetők között, és felépítésük milyen jellemzői tették lehetővé a félvezető eszközök széles körű alkalmazását szinte minden elektronikai eszközben, lehetővé téve a megbízhatóságuk jelentős növelését, a méretek nagymértékű csökkentését, sőt olyan újak létrehozását, amelyek csak álmodozhatna: miniatűr mobiltelefonok számítógépek stb. létrehozása?
Az anyagok nagy osztálya, amelyek ellenállása nagyobb, mint a vezetőké, de kisebb, mint a dielektrikumé, és nagyon meredeken csökken a hőmérséklet emelkedésével.
Ide tartoznak a periódusos rendszer elemei: germánium, szilícium, szelén, tellúr, indium, arzén, foszfor, bór stb. néhány vegyület: sertés-szulfid, kadmium-szulfid, réz-oxid stb.
A félvezetők elektromos vezetőképességének függőségének szemléltetése:
RT 10k FS – K1
Hangsúlyozni kell, hogy a lyukak nem valódi részecskék. A félvezető vezetőképesség mindkét típusában csak vegyértékelektronok mozognak. A vezetőképesség csak az elektronmozgás mechanizmusában tér el egymástól. Az elektronikus vezetőképességet a szabad elektronok mozgási iránya okozza, a lyukvezetést pedig az atomról atomra haladó kötött elektronok mozgása, amelyek kötegekben váltakozva váltják egymást, ami egyenértékű a lyukak ellenkező irányú mozgásával.
Így a félvezetőkben kétféle hordozó létezik - elektronok és lyukak, amelyek koncentrációja a tiszta félvezetőben azonos - saját vezetőképességük kicsi.
A félvezetők vezetőképessége jelentősen függ a kristályokban lévő szennyeződések jelenlététől:
Szennyeződések és n-típusú és p-típusú vezetőképesség kimutatása:
n – típus p – típus
Külön érdekesség az, hogy az áram nem külön-külön n-típusú vagy p-típusú félvezetőben folyik, hanem két különböző vezetőképességű félvezető érintkezésén keresztül.
Javasoljuk, hogy önkéntes alapon 4 fős csoportokat alakítsanak ki (ezt az óra kezdete előtt kell megtenni, hogy elkerüljük a kaotikus mozgást és az időveszteséget).
Minden csoport kap egy feladatot, amit el kell végeznie. Kérdéseket, színvonalas, különböző szintű feladatokat tartalmaz, írásbeli és szóbeli válaszadásra egyaránt.
Meghallgatjuk a csoport képviselőinek válaszait a téma fő kérdéseire, és kijavítjuk az esetleges hibákat. Írásos jelentéseket gyűjtünk. A munkát a téma második részének elsajátítása és az ismétlési feladatok elvégzése után adjuk, figyelembe véve a csoport minden tanulójának KTU-ját.
Házi feladat: 113. §; A tankönyv 114. §-a.
Munkaügyi oktatás óraterv.
9. osztály
A szakasz témája:
Elektrotechnika és az elektronika alapjai. (3 óra)
27. óra témája: Félvezető eszközök.
Cél: Ismerkedjen meg a félvezető eszközökkel.
Az órák alatt:
1. Szervezési rész 3 min.
üdvözlet.
b) A távollévők azonosítása.
c) A lefedett anyag ismétlése.
d) Az óra témájának meghirdetése. Jegyezze fel a lecke témáját füzetekbe!
e) A célok és az óraterv közlése a tanulókkal.
2.A fedett anyag ismétlése -7 min.
Melyek a villanyszerelési munkák főbb típusai?
Mik azok a vezető anyagok?
Vezető anyagok alkalmazása?
3. Új anyag tanulása 10 perc.
Félvezető eszközök olyan eszközök, amelyek működése a félvezető anyagok tulajdonságainak felhasználásán alapul
A félvezető eszközök közé tartozik :
- Integrált áramkörök (chipek)
Félvezető diódák (beleértve a varicaps, zener diódákat, Schottky diódákat),
Tirisztorok, fototirisztorok,
tranzisztorok,
Tölthető csatlakoztatott eszközök,
Félvezető mikrohullámú készülékek (Gunn diódák, lavina-tranzit diódák),
Optoelektronikai eszközök (fotoellenállások, fotodiódák, napelemek, magsugárzás detektorok, LED-ek, félvezető lézerek, elektrolumineszcens emitterek),
Termisztorok, Hall-érzékelők.
Fő a félvezető eszközök gyártásához használt anyagok a szilícium (Si), a szilícium-karbid (SiC), a gallium- és indiumvegyületek.
Elektromos vezetőképesség
A félvezetők a szennyeződések jelenlététől és a külső energiahatásoktól (hőmérséklet, sugárzás, nyomás stb.) függenek. Az áram áramlását kétféle töltéshordozó határozza meg - elektronok és lyukak. A kémiai összetételtől függően megkülönböztetünk tiszta és szennyezett félvezetőket.
Félvezetők
4. Gyakorlati munka 18 perc.
Ennek egyik módja az, hogy ohmmérővel mérjük az ellenállást az emitter és a kollektor kapcsai között, amikor a bázist a kollektorhoz csatlakoztatjuk, és amikor a bázist az emitterhez csatlakoztatjuk. Ebben az esetben a kollektor áramforrása le van választva az áramkörről. Ha a tranzisztor megfelelően működik, az első esetben az ohmmérő alacsony ellenállást mutat, a másodikban - több százezer vagy tízezer ohm nagyságrendben.
Félvezető dióda - félvezető eszköz egy elektromos csomóponttal és két kivezetéssel (elektródákkal). Más típusú diódákkal ellentétben a félvezető dióda működési elve a pn átmenet jelenségén alapul.
Félvezető dióda tesztelése
A diódák AMM-mel történő tesztelésekor az alsó mérési határértékeket kell használni. A működő dióda ellenőrzésekor az ellenállás előrefelé több száz ohm lesz, és fordított irányban - végtelenül nagy ellenállás. Ha a dióda hibás, az AMM mindkét irányban 0-hoz közeli ellenállást mutat, vagy megszakad, ha a dióda meghibásodik. A germánium és a szilícium diódák esetében az előre és hátra irányú átmenetek ellenállása eltérő.
5. Óra összefoglalója 2 perc.
6. Munkahelyek takarítása 5 perc.
Téma: Félvezetők.
Az óra célja és céljai:
· Oktatási: kezdeti fogalmak kialakítása a diákok tudatában a félvezetők elektromos tulajdonságairól.
· Nevelés: továbbra is ápolja a szellemi munka kultúráját, a személyes tulajdonságok - kitartás, elszántság, alkotó tevékenység, önállóság - fejlesztését.
· Fejlesztő: bővítse ki a tanulók tudományos világképét azokra a jelenségekre, amelyeket nap mint nap megfigyelnek.
Berendezések és szemléltető eszközök:
Tápegység, félvezető diódák, izzók, csatlakozó vezetékek, bemutató állvány, elektromos mérőműszer - teszter, információs plakátok.
Az órák alatt:
1. Szervezési mozzanat: (Feladat: kedvező pszichológiai hangulat megteremtése és figyelem aktiválása).
2. Felkészülés a tárgyalt anyag ismétlésére és általánosítására:
Radioelemek grafikus szimbólumai.
Mi az elektromos áram?
Áramerősség, mértékegységek.
Az osztályt csapatokra osztják, és versenyt rendeznek, hogy ki tudja lerajzolni a legtöbb rádióelemet, és elmagyarázza a céljukat.
Mondja el az óra témáját és célját!
Félvezetők. Kiindulási fogalmakat kell kialakítanunk a félvezetők elektromos tulajdonságairól.
Perspektíva magyarázata.
A félvezetők különféle elektronikus eszközök formájában jelen vannak életünk minden területén. Ki tudja megnevezni a félvezetők konkrét alkalmazásait?
(Lehetséges válaszok: LED-es közlekedési lámpák, lézermutató, számítógépek, televíziók, kamerák, televíziós kamerák, kaputelefonok, mosógépek stb.)
Elmondhatjuk, hogy a félvezetők tanulmányozása és használata jelentős hatással van életünk tartalmára és minőségére. Nézzük meg sorban, hogy melyek a félvezetők, milyen tulajdonságokkal rendelkeznek, milyen félvezető eszközöket hoztak létre ezek alapján, és milyen érdekes kísérleteket lehet velük végezni.
3. Főszínpad.
Új anyag
A természetben található összes anyagot három csoportra osztják elektromos vezető tulajdonságaik szerint:
Ш Karmesterek,
Ш szigetelők (dielektrikumok),
Ш félvezetők
frontális szavazás:
Kérdés: Miért vezetik jól a fémek az elektromos áramot, de a dielektrikumok gyakorlatilag nem?
Válasz: „A vezetőknek sok szabad elektronja van, de a dielektrikumoknak nincs.
Kérdés: „Nincsenek elektronok a dielektrikumokban?”
Válasz: "Nincs ott kevesebb elektron, mint a fémekben, de atomokhoz kötődnek, és nem tudnak mozogni a minta teljes térfogatában."
Jobb.
Egy anyag elektromos vezetőképességének kérdése szabad, azaz benne lévő elemek jelenlétének kérdése. mozgásra képes elektromos töltések. E mutató szerint a félvezetők köztes helyet foglalnak el a vezetők és a dielektrikumok között.
A félvezetők közé tartoznak a periódusos rendszer 4. csoportjába tartozó elemek, valamint néhány kémiai vegyület. Különösen kényelmes anyag a szilícium (Si). A félvezető vegyértékelektronjai, akárcsak a dielektrikum, kapcsolódnak az atomjaikhoz, de ez a kapcsolat nem olyan erős, mint a dielektrikumok esetében. Szobahőmérsékleten a termikus rezgési energia elegendő ahhoz, hogy a vegyértékelektronok egy része elszakadjon atomjától, és szabaddá váljon a félvezető mintán belül. Ennek eredményeként a félvezető minta megszerzi az ún elektronikus vezetőképesség.
Egyes vegyértékelektronok atomjaitól való távozása a félvezetők elektromos vezetőképességének második mechanizmusát idézi elő, amelyet lyuk elektromos vezetőképességnek neveznek. A helyzet az, hogy a szomszédos atom vegyértékelektronja a megüresedett elektron üres helyére mozoghat. Ennek eredményeként egy üresedés, az úgynevezett lyuk, elmozdulhat a minta teljes térfogatában, és elektromos töltést továbbíthat. Valójában a mozgást és a relé töltésátvitelét vegyértékelektronok végzik, de egy elemi pozitív töltésű képzeletbeli részecske - egy lyuk - bevezetése nagyon kényelmesnek bizonyult, és szilárdan meghonosodott a félvezető fizikában.
Az atomjaikat elhagyó szabad elektronok n-vezetőképességet hoznak létre (n a latin negativus szó első betűje - negatív). A lyukak p - vezetőképességet hoznak létre egy félvezetőben (p a latin positivus szó első betűje - pozitív - a felvételhez adott).
Egy tiszta félvezetőben a szabad elektronok és lyukak száma azonos.
Szennyeződések hozzáadásával túlnyomóan elektron- vagy lyukvezetőképességű félvezetőt lehet előállítani.
Ha egy 4 vegyértékű szilícium kristályhoz 5 vegyértékű arzént (antimont) adunk, n - vezetőt kapunk.
3 vegyértékű indium hozzáadásával p - vezetőt kapunk.
Egy kis mennyiségű szennyeződés elegendő ahhoz, hogy a szabad elektronok vagy lyukak koncentrációja több nagyságrenddel megváltozzon. Ezért a szennyeződések hatására keletkező szabad töltéshordozókat főnek, a félvezető saját szabad töltéshordozóit kisebbséginek nevezzük.
Elektron- és lyukfélvezetők érintkezése (p-n átmenet).
Ha egyszerűen csak érintkezésbe hoz két különálló, p és n vezetőképességű félvezető mintát, akkor ezen a kapcsolaton nem fog átfolyni áram. A levegőben lévő félvezető mintákat oxidfilm borítja, amely kiváló dielektrikum. Az elektron és a lyukfélvezetők közötti érintkezés egyetlen mintán belül jön létre. Ehhez például az egyik felületén lyukas elektromos vezetőképességű félvezetőt donorszennyezéssel adalékolnak. Ennek eredményeként az elektromos vezetőképesség típusa a felszínen elektronikussá válik, míg a lyuk vezetőképessége a mélyben megmarad. Következésképpen egy p-n átmenet jelenik meg, vázlatosan az ábrán.
A p-régióban lévő lyukak és az n-régióban a szabad elektronok hőmozgása a magas koncentrációjú területekről az alacsonyabb koncentrációjú területekre történő preferenciális mozgáshoz vezet. Ezt a folyamatot diffúziónak (írás alatt) nevezik. Ennek eredményeként a p-régióból a lyukak az n-régióba rohannak, és az n-régióból szabad elektronok áramlanak a p-be. Azok. A töltött részecskék irányított mozgása következik be, ami elektromos áram. Mivel ez az áram diffúzióból származik, diffúziós áramnak nevezik. Ebben az esetben a p-régióba átvitt elektronokról kiderül, hogy az akceptor szennyező atomjai befogják, az n-régióba átvitt lyukak pedig nem mások, mint a donor szennyeződés vegyértékelektronjai.
A p-régiónak az átmeneti határral szomszédos oldala negatívan, az n-régió oldala pedig pozitívan töltődik. Mindezek a folyamatok az átmenet létrehozása során következnek be. Ennek eredményeként az átmenetnél az ún. érintkezési potenciálkülönbség, amely a diffúziós áram ellen hat és azt majdnem nullára csökkenti.
Elektron-lyuk átmenet elektromos áramkörben.
Végezzük el a következő kísérletet: Kössük sorba az elektron-lyuk átmenetet egy egyszerű áramkörrel, amely állandó EMF forrásból és egy izzóból áll.
Ha az EMF-forrás pozitív kapcsa a p-régióra, a villanykörte negatív pólusa pedig az n-re van csatlakoztatva, erős áram folyik az áramkörben, amit a villanykörte izzása jelez. Ha az átmenet fordított polaritással van bekapcsolva, az áramkörben nincs áram. Ez a kísérlet arra utal, hogy a csomópont egyirányú vezetőképességgel rendelkezik. Határozzuk meg ennek a hatásnak a mechanizmusát.
Az első esetben, amikor a forrás pozitív pólusa a p-tartományhoz, a mínusz pólus pedig az n-régióhoz csatlakozik, a külső forrás feszültsége polaritása ellentétes az érintkezési feszültséggel. Következésképpen a csomópont teljes feszültsége az egyensúlyi állapothoz képest csökken. Ennek a feszültségnek a diffúziós árammal szembeni ellenállása csökken, és ez az áram erősen megnő.
A második esetben a külső feszültség polaritása egybeesik az érintkezési feszültséggel. Ebben az esetben a teljes feszültség növekszik, ami a diffúziós áram gyengüléséhez vezet. Mivel ezt az áramot az érintkezési feszültség már majdnem nullára gyengítette, gyakorlatilag nulla marad.
Így a p-n átmenet egyirányú vezetőképessége a csomóponton áthaladó diffúziós áram egyirányúságából adódik. Ami a driftáramot illeti, ez mindig nulla közelében van, mivel a kisebbségi hordozók nagyon alacsony koncentrációja határozza meg a p és n régiókban.
A külső feszültség polaritását a csomópontban, amelyen áthalad az áramon, és ebben az esetben magát az áramot előre, a feszültség és az áram ellentétes polaritását fordítottnak.
A p-n átmenet egyirányú vezetőképessége tükröződik szimbólumaiban. Minden esetben egy érintkező van ábrázolva, és egy nyíl mutatja az áram áramlásának irányát - a p-régiótól az n-ig (a jelölés alatt).
Az anyag rögzítése. Frontális felmérés.
1. Milyen anyagok tartoznak a félvezetők közé?
2. Magyarázza meg a félvezetők belső elektromos vezetőképességének mechanizmusát?
3. Hogyan növeli egy szennyeződés a félvezető elektromos vezetőképességét.
4. Ismertesse az elektronikus szennyező elektromos vezetőképesség kialakulásának mechanizmusát!
5. Ismertesse a lyukszennyeződés elektromos vezetőképességének kialakulásának mechanizmusát!
6. Mi a p-n átmenet, hogyan készül?
7. Magyarázza meg a p-n átmenet egyirányú vezetőképességét!
Házi feladat: tekintse át a feldolgozott anyagot. Gondolja át a következő probléma megoldását:
A csillárnak két izzója van. A független be- és kikapcsoláshoz általában három vezetéket használnak, amelyek a kapcsolóktól a csillárig futnak. Lehetséges-e a p-n átmenetek egyirányú elektromos vezetőképességével megbirkózni két vezetékkel, ha összeállítja az ábrán látható áramkört?
(Válasz: Igen, az A kapcsoló az a izzót, a B kapcsoló a b izzót vezérli)
A félvezető ellenállás változásának bemutatása megvilágított állapotban
A telepítést a rajz szerint fotoellenállással szereljük össze. Zárja be a kulcsot, és jegyezze fel a galvanométer leolvasását (2-4 osztás). Kapcsoljon be egy elektromos lámpát, amely 0,5 m távolságra van a fotoellenállástól, és lassan vigye közelebb a fotoellenálláshoz, figyelve a galvanométer leolvasását. Hívja fel a tanulók figyelmét, hogy megvilágítva a vezetőképesség nő, ami azt jelenti, hogy csökken az ellenállás.
