Управление техническими системами. Туголуков Е.Н - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 2.1. Движение электронов и дырок в полупроводнике
проводимость полупроводника может иметь различный характер. Она может быть электронной или дырочной.
Если какой-либо атом в кристалле германия заменить атомом сурьмы, имеющим во внешнем слое электронной оболоч-
ки пять электронов, этот атом четырьмя электронами свяжется с четырьмя соседними атомами германия. Пятый же валент-
ный электрон атома сурьмы окажется «лишним» и станет свободным. Чем больше в германий будет введено атомов сурьмы,
тем больше в его массе окажется свободных электронов. Следовательно, германий с примесью сурьмы представляет собой
полупроводник, по своим свойствам приближающийся к металлу: для того чтобы через него проходил электрический ток, не
должна разрушаться ионная структура, и при этом носителями заряда становятся электроны.
Полупроводники, обладающие такими свойствами, называются полупроводниками с электронной проводимостью, по-
лупроводниками с проводимостью
n
-типа или, еще короче, полупроводниками
n
-типа.
Другой эффект получается, если в германий ввести примесь в виде атомов индия, во внешних оболочках атомов кото-
рого имеются только по три электрона. Атом индия, занимая место какого-либо из атомов германия, должен был бы тоже
связаться с четырьмя соседними атомами германия. Но у него всего три валентных электрона. Поэтому получаются запол-
ненные связи между ним и только тремя соседними атомами германия. Для заполнения связи с четвертым атомом германия
у атома индия не хватает одного электрона. Образуется дырка. Она может быть заполнена каким-либо электроном, вырвав-
шимся из валентной связи между другими атомами германия. Однако независимо от того, где будут дырки, в массе полупро-
водника с примесью индия не будет хватать электронов для их заполнения. Чем больше будет введено в германий примес-
ных атомов индия, тем больше будет в нём и дырок.
Чтобы в таком полупроводнике могли двигаться электроны, должны обязательно разрушаться валентные связи между
атомами. Высвободившиеся из них электроны или же поступившие в полупроводник электроны извне движутся от дырки к
дырке. А во всей массе полупроводника в любой момент времени число дырок будет больше общего числа свободных элек-
тронов.
Полупроводники, обладающие таким свойством, называются полупроводниками с дырочной проводимостью, полупро-
водниками с проводимостью
р
-типа или, полупроводниками
р
-типа.
Полупроводники
р
-типа так же, как и полупроводники
n
-типа, обладают во много раз лучшей проводимостью по срав-
нению с чистыми полупроводниками – полупроводниками без примесей.
В качестве термометра сопротивления в данной работе используется германиевый точечный диод типа Д2.
Основной частью полупроводникового диода является квадратная пластинка, вырезанная из кристалла германия. Часть
объёма пластинки обладает электронной, а другая часть дырочной проводимостью. Это упрощённо показано на рис. 2.2,
а
.
На наружные поверхности пластинки нанесены контакты. Один из них имеет соединение с областью, имеющей дырочную
проводимость, а другой – с областью, имеющей электронную проводимость. Если к этим контактам подключить батарею
так, чтобы её положительный полюс был соединён с областью, имеющей проводимость
р
-типа, а отрицательный с областью
n
-типа (рис. 2.2,
б
), то в пластинке германия возникнет электрический ток.
Электроны в области с проводимостью
n
-типа перемещаются от минуса к плюсу, т.е. в сторону области с проводимо-
стью
р
-типа, а дырки в области с проводимостью
р
-типа движутся навстречу электронам – от плюса к минусу. Встречаясь на
границе областей с проводимостями различного типа, называемой электронно-дырочным переходом (
р-n
-переходом) или
запорным слоем. Контакт, соединённый с отрицательным полюсом батареи, может отдать области с проводимостью
n
-типа
практически неограниченное количество электронов, пополняя убыль электронов в этой области, а контакт, соединённый с
положительным полюсом батареи, может принять из области с проводимостью
р
-типа такое же количество электронов, что
равнозначно введению в него соответствующего количества дырок. Вследствие этого через диод и идет ток, называемый
прямым током. Чем больше напряжение батареи, тем больше прямой ток.
Если полюса батареи поменять местами (рис. 2.2,
в
), свободные электроны в области с проводимостью
n
-типа будут
стремиться переместиться к электроду, соединённому с положительным полюсом батареи, т.е. будут удаляться от
р-n
-

Страницы