Практикум по электричеству и магнетизму. Солодуха А.М - 46 стр.

                            РАБОТА № 8
    ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
                ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ
      Приборы и принадлежности: набор диодов, вольтметр, миллиампер-
метр, шунт, выпрямитель с фильтром, реостат, переключатель полярности
напряжения (коммутатор).

                             Краткая теория
      Проводники имеют удельное сопротивление порядка 10–7 Ом·м
(и меньше), диэлектрики – порядка 108 Ом·м (и больше). Удельное сопро-
тивление большинства веществ лежит между указанными пределами. Эти
вещества называются полупроводниками. Типичными их представителями
являются кремний, германий, селен, теллур и некоторые другие.
      Как и у металлов, проводимость твердых полупроводников обуслов-
лена перемещением электронов. Однако условия перемещения электронов
в металлах и полупроводниках существенно различаются. Рассмотрим
причины электрофизических особенностей полупроводников, прибегая к
некоторым упрощенным представлениям зонной теории твердого тела.
                                    Как известно, электроны свободного
                               атома, находящегося в свободном состоя-
          2
                           5 нии, имеют определенные дискретные зна-
                               чения энергии (уровни 1 и 2, рис. 1а). Чем
  Е (энергия)




                           4 дальше удалена от ядра оболочка, в которой
          1            · ·     находится движущийся вокруг ядра элек-
        · ·         ·· · · 3 трон, тем выше уровень энергии последнего.
                   · ·
          а)                        В изолированном атоме одинаковые
                      б)
                               значения энергии могут иметь только два
               Рис. 1          электрона или, как принято говорить, на
                               каждом из энергетических уровней может
находиться не более двух электронов (уровень 1, рис. 1а).
      Электрон переходит с нижнего энергетического уровня на более вы-
сокий, если ему сообщается энергия, равная разности энергий между этими
уровнями (уровень 2, рис. 1а).
      При образовании кристалла из N одинаковых атомов, расположен-
ных друг от друга на близких расстояниях, благодаря взаимному влиянию
полей соседних атомов, каждый энергетический уровень атома «расщепля-
ется» на N различных уровней, близких по величине энергии. На каждом
из уровней кристалла также может находиться по два электрона. Таким
образом, в твердом теле из одинаковых уровней энергии отдельных атомов
образуется энергетическая зона, имеющая N различных, близко располо-
женных друг от друга уровней (зона 3, рис. 1б). Так как система (твердое
тело) в устойчивом состоянии должна обладать минимумом потенциаль-

                                   46