Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Полупроводник -

- вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры., а это значит, что электрическая проводимость (1/R ) увеличивается.
- наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений.

Механизм проводимости у полупроводников

Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями.
При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.

Полупроводник
Полупроводники чистые (без примесей)
Если полупроводник чистый( без примесей), то он обладает собственной проводимостью? которая невелика.
Собственная проводимость бывает двух видов:
1) электронная ( проводимость "n " - типа)
При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.
Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля.
Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.

2) дырочная ( проводимость " p" - типа )
При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".
Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда.
Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.

Кроме нагревания , разрыв ковалентных связей и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением ( фотопроводимость ) и действием сильных электрических полей

Зависимость сопротивления от температуры
Зависимость сопротивления от освещенности

Общая проводимость чистого полупроводника складывается из проводимостей "p" и "n" -типов
и называется электронно-дырочной проводимостью.

Полупроводники при наличии примесей

- у них существует собственная + примесная проводимость
Наличие примесей сильно увеличивает проводимость.
При изменении концентрации примесей изменяется число носителей эл.тока - электронов и дырок.
Возможность управления током лежит в основе широкого применения полупроводников.

Существуют:

1) донорные примеси ( отдающие )
- являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике.
Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки.
Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.


Электронная проводимость
Например - мышьяк.

2) акцепторные примеси ( принимающие )
- создают "дырки" , забирая в себя электроны.
Это полупроводники " p "- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны.
Такой полупроводник обладает дырочной примесной проводимостью.


Дырочная проводимость
Например - индий.



Электрические свойства "p-n" перехода

"p-n" переход (или электронно-дырочный переход) - область контакта двух полупроводников, где происходит смена проводимости с электронной на дырочную (или наоборот).
В кристалле полупроводника введением примесей можно создать такие области. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой.Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.


Внешнее электрическое поле влияет на сопротивление запирающего слоя.
При прямом (пропускном) направлении внешнего эл.поля эл.ток проходит через границу двух полупроводников.
Т.к. электроны и дырки движутся навстречу друг другу к границе раздела, то электроны, переходя границу, заполняют дырки. Толщина запирающего слоя и его сопротивление непрерывно уменьшаются.


Пропускной режим р-n перехода:

p-n переход
При запирающем (обратном) направлении внешнего электрического поля электрический ток через область контакта двух полупроводников проходить не будет.
Т.к. электроны и дырки перемещаются от границы в противоположные стороны, то запирающий слой утолщается, его сопротивление увеличивается.

Запирающий режим р-n перехода:
p-n переход

Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.


Полупроводниковые диоды

Полупроводник с одним "p-n" переходом называется полупроводниковым диодом.

При наложении эл.поля в одном направлении сопротивление полупроводника велико,
в обратном - сопротивление мало.
Полупроводниковый диод
Полупроводниковые диоды основные элементы выпрямителей переменного тока.


Полупроводниковые транзисторы

- также используются свойства" р-n "переходов,
Полупроводниковый транзистор


- транзисторы используются в схемотехнике радиоэлектронных приборов.


Другие страницы по теме «Электричество» за 10-11 класс:

Эл. заряд.Электризация. Закон сохранения эл.заряда. Закон Кулона. Единица эл.заряда.
Близкодействие и дальнодействие. Эл.поле. Напряженность эл.поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии эл.поля.
Проводники и диэлектрики в эл/статическом поле. Поляризация диэлектриков.
Потенциальная энергия тела в эл.ст. поле. Потенциал эл.ст. поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью эл.ст.поля и разхностью потенциалов.
Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.
Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования эл. тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.
Работа и мощность тока.
Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления проводника от температуры.Сверхпроводимость.
Электрический ток в полупроводниках. Р-n переход. Полупроводниковые приборы.
Электрический ток в вакууме. Вакуумный диод. Электронно-лучевая трубка.
Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза.
Электрический ток в газах.
Контрольные вопросы к зачету по теме: Электрический ток в различных средах.


Вспомни тему «Электричество» за 8 класс:

Два рода зарядов. Электроскоп.
Проводники и диэлектрики.
Электрическое поле.
Источники тока.
Электрические цепи.
Действия электрического тока.
Сила тока.
Напряжение.
Измерения силы тока и напряжения.
Электрическое сопротивление.
Закон Ома для участка цепи.
Соединение проводников.
Работа и мощность электрического тока.
Короткое замыкание. Предохранители.

Смотри еще страницы по теме «Электричество»:
А вы об этом знаете?
Легенды об янтаре
"Круглая" загадка
Звезды Диоскуров
Огни святого Эльма
О полярных сияниях
Электризатор в сутане
Чудо природы-шаровая молния
Жизнь среди молний
Изобретение лейденской банки
Изобретатель громоотводов Б.Франклин
Гальвани-воскреситель из мертвых
А.Вольта и монеты во рту
"Лошадиная" авария
Электрические фонтаны Гастона Планте


Источник: http://class-fizika.narod.ru/10_10.htm


Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью

Почему p n переход обладает односторонней проводимостью