- •1. Выпрямление на контакте металл-полупроводник
- •2. Контакт электронного и дырочного полупроводников (рn переход)
- •Физические процессы в р-n –переходе
- •Вольт – амперная характеристика р-n –перехода
- •3. Полупроводниковые диоды и триоды
- •Элементы физики атомного ядра
- •1. Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа
- •Характеристики ядра
- •Энергия связи ядер
- •3. Ядерные силы. Модели ядра
- •Свойства ядерных сил
- •Модели ядра
- •4. Радиоактивное излучение и его виды
- •Виды радиоактивного излучения
- •Глава 6. Физика атома и атомного ядра
Лекция 15
Элементы зонной теории твердых тел
Вопросы
-
Выпрямление на контакте металл-полупроводник.
-
Контакт электронного и дырочного полупроводников (рn переход).
-
Полупроводниковые диоды и триоды.
Элементы физики атомного ядра
Вопросы
-
Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа.
-
Энергия связи ядер.
-
Ядерные силы. Модели ядра.
4. Радиоактивное излучение и его виды.
1. Выпрямление на контакте металл-полупроводник
При Ам>A электроны переходят из полупроводника в металл, в результате контактный слой полупроводника зарядится положительно, а металла отрицательно. Этот процесс до выравнивания уровней Ферми. Образуется двойной электрический слой d, поле которого препятствует дальнейшему переходу электронов. Контактный слой полупроводника обеднен электронами (концентрация электронов в п.п. 1015 см3, в металле 1022 см3) и его сопротивление очень большое. Такой контактный слой называется запирающим.
Запирающий контактный слой обладает односторонней (вентильной) проводимостью, т.е. пропускает внешний ток в одну сторону. Важнейшее свойство запирающего слоя зависимость его сопротивления от направления поля. В пропускном направлении ток проходит, в запорном нет.
2. Контакт электронного и дырочного полупроводников (рn переход)
Физические процессы в р-n –переходе
Донорный полупроводник приводится в контакт с акцепторным. Электроны из n- полупроводника диффундируют в р-полупроводник. В результате у границы контакта нескомпенсированные заряды образуют двойной электрический слой, поле которого препятсвует дальнейшему перетеканию зарядов. При одинаковой концентрации доноров и акцепторов d1 = d2.
С выравниванием уровней Ферми энергетические зоны искривляются, возникают потенциальные барьеры для электронов и дырок. Высота потенциального барьера e при толщине двойного слоя d (d=10–6…10–7 м; 0,1 В), носители преодолевают такой барьер при температурах в несколько тысяч градусов. При обычных температурах слой запирающий.
Направление внешнего поля, уменьшающее запирающий слой, при котором электроны и дырки рекомбинируют, называется пропускным (прямым).
Т.о., р-n –переход обладает односторонней (вентильной) проводимостью.
Вольт – амперная характеристика р-n –перехода
Быстрое возрастание обратного тока обозначает пробой контактного слоя и его разрушение.
При включении в цепь переменного тока р-n –переход действует как выпрямитель.
3. Полупроводниковые диоды и триоды
Диодом называется двухэлектродная лампа, содержащая катод и анод. Полупроводниковый диод содержит один р-n – переход.
По конструкции полупроводниковые диоды делятся на:
-
точечные;
-
Диоды применяются для выпрямления переменного тока. Диоды чувствительны к температуре, интервал их работы ограничен (70 оС…+120 оС).
Полупроводниковыми триодами (транзисторами) называются устройства, предназначенные для усиления и генерирования электромагнитных колебаний.
Первый транзистор создан американцами Бардином, и Браттейном и Шокли в 1949 г (Нобелевская премия 1956 г.)
По конструкции полупроводниковые транзисторы делятся на:
-
точечные (для усиления малых мощностей);
-
плоскостные.
Протекание тока в цепи эмиттера за счет движения дырок. Они «впрыскиваются» (инжектируются) в область базы, и изменяют ток коллектора.
Величина усиления тока в коллекторе зависит от Rвых и мощности батареи коллектора Бк и достигает 104.