Полупроводниковые приборы

 
 
 
 

Полупроводниковые  приборы

 
 
 
 

К числу полупроводников  относятся многие химические  элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество  сплавов и химических соединений. Почти все неорганические вещества  окружающего нас мира – полупроводники. Самым распространенным в природе  полупроводником является кремний, составляющий около   30 % земной  коры.

К полупроводниковым  прибором относятся диоды, транзисторы  и т.д.

 
 
 
 

•   Если  полупроводник помещается в электрическое  поле, то в упорядоченное движение  вовлекаются не только свободные  электроны, но и дырки, которые  ведут себя как положительно  заряженные частицы. Поэтому ток  I в полупроводнике складывается из электронного I_ⁿ и дырочного I_^p токов:   I = I_ⁿ+ I^p.
• Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только у чистых (т.е. без примесей) полупроводников. Он называется собственной электрической проводимостью полупроводников.
• Существенно изменить проводимость полупроводников можно, введя в них очень небольшие количества примесей.
• добавление  в  чистый  кремний 3 % атомов фосфора увеличивает электропроводность кристалла в 10⁵ раз.
• Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью.

 
 
 
 

Различают два типа примесной проводимости – электронную и дырочную проводимости.  Электронная проводимость возникает, когда в кристалл германия с четырехвалентными атомами введены пятивалентные атомы (например, атомы мышьяка, As)

 
 
 
 

Дырочная  проводимость возникает, когда в кристалл германия введены трехвалентные атомы, например, атомы индия

 
 
 
 

• Правая часть  полупроводника содержит донорные  примеси и поэтому является  полупроводником n-типа, а левая –  акцепторные примеси и представляет  собой полупроводник p-типа; между  ними – зона перехода. Контакт  двух полупроводников называют p--n-переходом.

 

• На границе  полупроводников образуется двойной  электрический слой, электрическое  поле которого препятствует процессу  диффузии электронов и дырок  навстречу друг другу.
•   Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами.

 
 
 
 

p-тип --- отрицательный

n-тип --- положительный 

Этот график означает, что при низких температурах  полупроводник ведет себя как  диэлектрик. По мере повышения  температуры удельное сопротивление  быстро уменьшается. 

На рисунке приведена  типичная вольт - амперная характеристика  кремниевого диода.

 
 
 
 

 Полупроводниковые приборы не с одним, а с двумя n–p-переходами называются транзисторами.

 
 
 
 

Транзисторы бывают  двух типов: p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы. В транзисторе  n–p–n-типа основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа  

  В транзисторе   p–n–p – типа всё наоборот. Пластинку транзистора называют базой (Б), одну из областей с противоположным типом проводимости – коллектором (К), а вторую – эмиттером (Э).