Un exemple exemplaire de la première leçon. PLAN-Session de formation abstraite (carte technologique) sur le sujet: "Courant électrique dans les semi-conducteurs Abstrait Leçon Semiconducteurs Utilisez des semi-conducteurs

LEÇON 10/10

Matière. Électricité dans les semi-conducteurs

Le but de la leçon: former une idée de médias libres charge électrique Dans les semi-conducteurs et sur la nature du courant électrique dans les semi-conducteurs.

Type de leçon: cours d'étude d'un nouveau matériau.

Plan de cours

Contrôle des connaissances		1. Courant électrique dans les métaux. 2. Courant électrique dans les électrolytes. 3. Loi de Faraday pour l'électrolyse. 4. Courant électrique dans les gaz
Démonstration		Fragments du film "Courant électrique en semi-conducteurs"
Étudier un nouveau matériau		1. Chargez des transporteurs dans des semi-conducteurs. 2. La conductivité des impuretés des semi-conducteurs. 3. Transition d'électrons. 4. Diodes et transistors à semi-conducteurs. 5. Chips intégrés
Fixer le matériau étudié		1. Questions qualitatives. 2. Apprendre à résoudre des problèmes

Étudier un nouveau matériau

Les résistances des semi-conducteurs à la température ambiante présentent les significations situées dans une large gamme, c'est-à-dire de 10 à 3 à 107 ohm et occupent une position intermédiaire entre les métaux et les diélectriques.

Ø Semiconducteurs - substances dont la résistance spécifique diminue très rapidement avec une augmentation de la température.

Les semi-conducteurs comprennent de nombreux éléments chimiques (bore, silicium, germanium, phosphore, arsenic, sélénium, tellurium, etc.), grande quantité Minéraux, alliages et composés chimiques. Presque toutes les substances inorganiques autour de nous dans le monde sont des semi-conducteurs.

Pour des températures suffisamment basse et le manque d'influences extérieures (par exemple, d'éclairage ou de chauffage), les semi-conducteurs ne comportent pas de courant électrique: dans ces conditions, tous les électrons des semi-conducteurs sont associés.

Cependant, la connexion d'électrons avec ses atomes dans des semi-conducteurs n'est pas aussi forte que chez les diélectriques. Et en cas d'augmentation de la température, ainsi que pour l'éclairage brillant, certains électrons se détachent de leurs atomes et deviennent des frais libres, c'est-à-dire qu'ils peuvent bouger tout au long de l'échantillon.

En raison de cela, des transporteurs de charge négatifs apparaissent dans des semi-conducteurs - des électrons libres.

Ø La conductivité du semi-conducteur, due au mouvement des électrons, est appelée électronique.

Lorsque l'électron est retiré de l'atome, charge positive Cet atome devient non compensé, c'est-à-dire une charge excédentaire positive apparaît à cet endroit. Cette charge positive est appelée "trou". Atom, près duquel un trou a été formé, un électron lié dans un atome voisin peut être sélectionné, tandis que le trou se déplace vers l'atome adjacent, et l'atome, à son tour, peut "transférer" un trou sur.

Un tel mouvement «Eutafate» d'électrons connexes peut être considéré comme des trous mobiles, c'est-à-dire des charges positives.

Ø La conductivité du semi-conducteur, due au mouvement des trous, est appelée trou.

Ainsi, la différence de conductivité des trous de l'électron réside dans le fait que la conductivité électronique est due au mouvement des semi-conducteurs d'électrons libres et des électrons de trou.

Ø Dans un semi-conducteur pur (sans impuretés), le courant électrique crée la même quantité d'électrons et de trous libres. Une telle conductivité s'appelle sa propre conductivité des semi-conducteurs.

Si vous ajoutez une petite quantité d'arsenic au silicium fondu (environ 10 à 5%), après durcissement, une grille de silicium cristalline classique est formée, mais dans certains nœuds du réseau au lieu d'atomes de silicium, il y aura des atomes d'arsenic.

Arsenic, comme vous le savez, un élément à cinq canaux. Les électrons sans ciment forment des connexions électroniques appariées avec des atomes de silicium voisins. Le cinquième électron alcalin de la communication n'est pas suffisant, alors qu'il sera mal connecté à un atome d'arsenic qui devient facilement libre. En conséquence, chaque atome d'impureté donnera un électron gratuit.

Ø Les impuretés dont les atomes donnent facilement des électrons sont appelés donneur.

Les électrons des atomes de silicium peuvent devenir libres, formant un trou, il peut donc être simultanément des électrons et des trous libres dans le cristal. Cependant, des électrons libres plusieurs fois seront plus que des trous.

Semiconducteurs dans lesquels des électrons sont les principaux porteurs de charges sont appelés semi-conducteurs N -TYP.

Si dans le silicium, ajoutez une légère quantité d'Inde trivalente, puis la nature de la conductivité des semi-conducteurs change. Étant donné que l'Inde a trois électrons de valence, il peut établir une liaison covalente avec seulement trois atomes adjacents. Pour installer la communication avec le quatrième atome, l'électron ne suffit pas. Indium "prêtera" un électron dans les atomes voisins, à la suite d'un atome d'indium qui forme une place vacante - un trou.

Ø Les impuretés "capturent" des électrons d'atomes des semi-conducteurs de treillis cristallins sont appelés accepteur.

Dans le cas de l'impureté acceptée, les principaux porteurs de frais lors du passage du courant électrique à travers le semi-conducteur sont des trous. Les semi-conducteurs dans lesquels les principaux porteurs de charges sont des trous, appelés semi-conducteurs r -type.

Presque tous les semi-conducteurs contiennent des impuretés de donateurs et d'accepteurs. Le type de conductivité du semi-conducteur détermine le mélange avec une concentration plus élevée de transporteurs de charge - électrons et trous.

Par conséquent, à travers la limite de la section semi-conductrice Semiconductor N -TYP et P-type, le courant électrique n'est que dans une direction - du semi-conducteur P -YPE au semi-conducteur N -TYP.

Ceci est utilisé dans des appareils appelés diodes.

Les diodes semi-conductrices sont utilisées pour le redressement courant alternatif La direction (un tel courant est appelé variables), ainsi que pour la fabrication de LED. Les redresseurs semi-conducteurs ont une fiabilité élevée et une utilisation à long terme.

Les diodes semi-conductrices dans les appareils radio sont largement utilisées: récepteurs radio, enregistreurs vidéo, téléviseurs, ordinateurs.

Une utilisation encore plus importante des semi-conducteurs est devenue le transistor. Il se compose de trois couches de semi-conducteurs: les semi-conducteurs du même type sont situés le long des bords et entre eux - la couche mince du semi-conducteur d'un autre type. L'utilisation large des transistors est due au fait qu'avec leur aide, vous pouvez améliorer signaux électriques. Par conséquent, le transistor est devenu l'élément principal de nombreux dispositifs à semi-conducteurs.

Les diodes et les transistors à semi-conducteurs sont des "briques" d'appareils très complexes appelés copeaux intégrés.

Microcirces "travail" aujourd'hui dans des ordinateurs et des téléviseurs, dans téléphones portables et satellites artificiels, dans des voitures, des avions et même dans machines à laver. Le circuit intégré est fabriqué sur une plaque de silicium. La taille de la plaque provient d'un millimètre à un centimètre, et sur une plaque de ces éléments peut être placée jusqu'à un million de composants - minuscules diodes, transistors, résistances, etc.

Les avantages importants des circuits intégrés sont une vitesse élevée et une fiabilité, ainsi que des coûts bas. C'est précisément à cause de cela sur la base de circuits intégrés et a réussi à créer des appareils complexes, mais abordables, des ordinateurs et des objets d'appareils ménagers modernes.

Questions aux étudiants lors de la présentation de nouveaux matériaux

Premier niveau

1. Quelles substances peuvent être attribuées à Semiconductor?

2. Quel type de particules chargées est créée dans les semi-conducteurs?

3. Pourquoi la résistance des semi-conducteurs dépend beaucoup de la présence d'impuretés?

4. Comment est P -N-Power? Quelle propriété a une transition p -n?

5. Pourquoi les transporteurs de charge gratuits ne peuvent-ils pas passer à travers la transformation P -N -N-transformation d'un semi-conducteur?

Deuxième niveau

1. Après l'administration de l'impureté arsenic en Allemagne, la concentration des électrons de conductivité a augmenté. Comment la concentration de trou a-t-elle changé?

2. Avec quelle expérience peut être vue dans la conductivité d'une face de la diode semi-conductrice?

3. Est-il possible d'obtenir une transformation p-n-n-transformation, après avoir placé l'étain en Allemagne ou en silicium?

Fixer le matériau étudié

1. Quelle conduction (électronique ou trou) a du silicium avec le hack de gallium? Inde? phosphore? antimoine?

2. Quelle conduction (électronique ou trou) sera en silicone si vous y ajoutez du phosphore? Bor? aluminium? arsenic?

3. Comment la résistance d'un échantillon de silicium change-t-elle avec un mélange de phosphore si vous entrez une consommation de gallium? La concentration de phosphore et d'atomes de gallium est la même. (Réponse: augmentera)

Ce que nous avons appris en classe

· Semiconducteurs - substances dont la résistance spécifique est très rapidement réduite avec une augmentation de la température.

· La conductivité du semi-conducteur, due au mouvement des électrons, s'appelle électronique.

· La conductivité du semi-conducteur, due au mouvement des trous, est appelée trou.

· Des impuretés dont les atomes donnent facilement des électrons sont appelés donneur.

· Les semi-conducteurs dans lesquels des électrons sont les principaux porteurs de charges, sont appelés Semiconducteurs N -Type.

· Les impuretés qui "capturent" des électrons d'atomes des semi-conducteurs en treillis cristallins sont appelés accepteur.

· Semiconducteurs dans lesquels les principales charges des charges sont des trous sont appelées semi-conducteurs de type P.

· Contact deux semi-conducteurs avec diverses espèces La conductivité a des propriétés pour effectuer un courant dans une direction et s'aggraver de manière significative dans la direction opposée, c'est-à-dire qu'il a une conductivité unilatérale.

R1 n ° 6.5; 6.7; 6.15; 6.17.

Рів2 № 6.16; 6.18; 6.24, 6.25.

Rіv3 N ° 6.26, 6.28; 6.29; 6.30.

3. D: Préparez-vous au numéro de travail indépendant 4.

Vente aux enchères utilisant des mots de soutien en tant que technique d'exécution des connaissances de référence, l'utilisation des TIC, des moments de jeu, ce qui permet de modifier les activités de la leçon, du travail individuel lors de la réalisation du matériel étudié et du test mutuel ultérieur des tâches effectuées - Tous ces articles qui font une leçon régulière un peu plus intéressante.

Développement d'une leçon de physique

Cours de thème: Courant électrique dans les semi-conducteurs.

Objectifs leçon:

Didactique - Pour introduire des étudiants avec une classe spéciale de substances - semi-conducteurs, introduisent les concepts de leur propre conductivité propre et d'impureté, d'étudier la dépendance de l'électronique des semi-conducteurs de la température et de la présence d'impuretés.

Développement: Contribuez à élargir les horizons des étudiants, développer la capacité de percevoir et d'analyser des informations techniques et scientifiques, la capacité d'utiliser la terminologie technique.

Éducatif: Former une attitude responsable à l'égard de l'acquisition de connaissances, de compétences en communication et d'autodiscipline.

Leçon de mto: Équipement multimédia, présentation "Courant électrique dans les semi-conducteurs" contenant une explication animée sur le matériau étudié, des cartes avec mots clés, distribuant du matériel didactique pour un travail indépendant.

Liens intergouvernementaux.Chimie. Threads: Système périodique d'éléments chimiques D.I. IMETELEEV. Connexion covalente.

Type de leçon: Apprendre le cours Nouvelles connaissances basées sur la disponibilité.

Méthodes et techniques: Vente aux enchères utilisant des mots de support, des applications TIC, l'utilisation de moments de jeu pour créer la santé des conditions d'épargne, enquête frontale, travail individuel, test mutuel.

Plan de cours.

1. moment de l'organisation.

2. Actualisation des connaissances de référence.

3. Étudier un nouveau matériau.

3.1. Semi-conducteurs.

3.2. Propre conductivité des semi-conducteurs;

3.3. Conductivité de l'impureté;

3.3.1. Impuretés des donateurs;

3.3.2. Accepteur impuretés.

4. Fixation du matériau étudié.

5. Devoirs.

6. résumant la leçon. Évaluation du travail des étudiants.

Pendant les classes.

1. moment de l'organisation.

2. Actualisation des connaissances de référence (Une enquête sous la forme d'une vente aux enchères utilisant des cartes avec des mots-clés).

Méthodologie pour la vente aux enchères .

L'enseignant montre une carte avec des mots-clés (en bref) et les étudiants parlent conformément au sujet donné, sans entrer dans les détails. Chaque réponse correcte est un score de la tirelire de la tirelire de l'élève (la carte reste temporairement pour le calcul des points à l'avenir).

Carte. Électricité

Répondre. Le courant électrique est appelé un mouvement directionnel ordonné de particules chargées libres.

Carte. Courant électrique permanent.

Répondre. Le courant électrique qui ne varie pas dans la magnitude ou dans la direction est appelé courant constant.

Carte. Direction courant continu.

Répondre. Pour la direction de DC, la direction du mouvement des particules chargées positivement est prise, c'est-à-dire De "+" à "-".

Carte. Conditions d'existence actuelle

Répondre. Pour l'existence d'un courant électrique, il est nécessaire de disposer de particules et de forces chargées libres qui conduiraient ces particules en mouvement directionnel. Par exemple, la puissance du champ électrique.

Carte. Groupes de substances pour la conductivité électrique.

Répondre. Pour la conductivité électrique, les substances sont divisées en conducteurs et diélectriques.

Carte. Conditions.

Répondre. Les conducteurs sont des substances bien conductrices.

Carte. Diélectriques

Répondre. Les diélectriques sont des substances non courantes.

3. Étudier un nouveau matériau accompagné d'une présentation.

- écrit dans la leçon de thème du cahier (Diapositive 1).

Motivation pour étudier davantage le thème (diapositive 2).

Nous vous familiarisons avec les objectifs de cette leçon (diapositive 3).

Corrigez vos idées sur les groupes de substances pour la conductivité électrique (diapositive 4).

Écrire dans le cahier

Par conductivité électrique de la substance peut être divisée en 3 groupes principaux: conducteurs, diélectriques, semi-conducteurs.

Les conducteurs qui sont bien menés par le courant électrique (métaux, solutions d'électrolyte, plasma, etc.) Les conducteurs les plus utilisés sont AU, AG, Cu, al, Fe.

Diélectriques - substances qui ne comportent pratiquement pas de courant électrique (plastiques, caoutchouc, verre, porcelaine, bois sec, papier, etc.)

3.1. Semi-conducteurs

Écrivez dans le cahier.

Semiconducteurs - substances conductrices uniquement dans certaines conditions.

Leur conductivité électrique dépend de la température, de l'éclairage, de la présence d'impuretés(SI, Ge., Soi, DANS., Comme et etc.).

Par conductivité électrique, ils occupent une position intermédiaire entre conducteurs et diélectriques (Si, GE, SE, dans, comme, à l'exception de 12 éléments chimiques purs, les semi-conducteurs sont du plomb de soufre, du cadmium sulfurique, de la tonte cuivre, de nombreux oxydes et métaux sulfures , certaines substances biologiques. La plus grande utilisation de la technique est germanium GE et Silicon SI (diapositives 4,5,6).

Il y a un peu plus d'un demi-siècle, les semi-conducteurs n'avaient pas de valeur pratique notable. En génie électrique et en génie radio, ils ont été exclusivement effectués par des conducteurs et des diélectriques. Mais la situation a radicalement changé lorsque théoriquement, puis presque une occasion de contrôler la conductivité électrique des semi-conducteurs a été pratiquement ouverte.

Quelle est la principale différence entre les semi-conducteurs des conducteurs et quelles caractéristiques de leur structure ont permis d'utiliser des dispositifs à semi-conducteurs dans presque tous les appareils électroniques?

3.2. Propre conduction

Écrivez dans le cahier.

Conductivité des semi-conducteurs purs appel propre conduction .

Encore une fois, rappelez-vous les conditions de l'existence actuelle. Nous répétons le mécanisme de la conductivité électrique des métaux, en mettant l'accent sur le rôle du champ électrique (diapositive 8).

Répondre aux étudiants

Pour l'existence d'un courant électrique, il est nécessaire de disposer de particules et de forces chargées libres qui conduiraient ces particules en mouvement directionnel. Il peut s'agir d'une force de champ électrique qui conduit des électrons dans un mouvement commandé.

Considérez la conductivité des semi-conducteurs sur l'exemple de Silicon SI (diapositive 9).

Le silicium est un élément chimique quadriculaire. Chaque atome de silicium de la couche d'électrons extérieure comporte quatre électrons non appariés, qui forment des paires électroniques (liaisons covalentes) à quatre atomes voisins. Ainsi, dans le semi-conducteur, il n'y a pas de particules chargées libres capables de créer un courant.

Mais cela se produit dans des conditions normales, à basse température.

- Que se passe-t-il si vous augmentez la température de la substance (diapositive 10)?

Avec une température croissante, l'énergie et la vitesse du mouvement des électrons augmente et certaines d'entre elles se détachent de leurs atomes, devenant électrons libres. Les postes vacants restants avec une charge positive non compensée ( particules chargées virtuelles), appelé des trous.Sous l'influence du champ électrique, des électrons et des trous commencent le mouvement commandé (compteur), formant un courant électrique.

Comprendre comment les trous sont déplacés (endroit vacant), nous tenons le jeu "chaise vide".

Méthodes de jeu .

L'essence du jeu est la suivante. Sur l'une des rangées derrière la première partie, nous libérons la chaise. C'est la position initiale. L'étudiant assis sur le deuxième bureau est transplanté dessus. Ainsi, la chaise libre n'est plus pour la première, mais pour le deuxième bureau. Maintenant, l'étudiant assise pour la troisième bureau occupe l'endroit vacant et le tabouret est avéré être vide, etc. Ainsi, un endroit vacant est une chaise vide (dans le semi-conducteur, il est un trou) se déplace plus loin et plus loin de la première partie, se déplaçant vers le mouvement opposé des participants du jeu (dans le semi-conducteur - au côté opposé au mouvement d'électrons).

Le jeu aide à soulager la tension et à continuer à apprendre pleinement le matériel éducatif.

Écrivez dans le cahier.

Courant électrique dans des semi-conducteurs purs est créé par des électrons libres et des trous de même quantité.

C'est sa propre conductivité des semi-conducteurs.

Avec une température croissante, le nombre d'électrons et de trous libres devient plus important, la conductivité des semi-conducteurs augmente, la résistance diminue.

Écrivez dans le cahier.

Avec une température croissante, la conductivité des semi-conducteurs augmente, la résistance diminue.

Etudiants de tâches.

Comparez et expliquez les graphiques de la dépendance des métaux et des semi-conducteurs à partir de la température (diapositive 11).

Répond aux étudiants sur la diapositive.

Avec une température croissante, la résistance des métaux augmente. Cela est dû au fait qu'avec une augmentation de la température des ions dans les nœuds du réseau cristallin, il est intensément fluctuant, le mouvement chaotique d'électrons libres augmente et la charge totale traversant la section transversale du conducteur par unité de temps diminue.

Avec une température croissante, la résistance des semi-conducteurs diminue. Ceci s'explique par le fait que lorsqu'il est chauffé des semi-conducteurs, il y a plus de transporteurs de charge gratuits, ce qui entraîne une augmentation de la force actuelle, ce qui équivaut à une diminution de la résistance.

3.3 Conductivité des impuretés des semi-conducteurs(Diapositives 12,13,14).

La conductivité intrinsèque des semi-conducteurs est clairement insuffisante pour l'utilisation technique des semi-conducteurs. Par conséquent, pour augmenter la conductivité dans les semi-conducteurs purs, les impuretés sont introduites (alliage) qui se produisent donneur et accepteur

Écrire dans le cahier

La conductivité des semi-conducteurs avec l'ajout d'impuretés est la conductivité de l'impureté. Impuretésil y a un donateur et accepteur

3.3.1. Donneur impuretés.

Arsenic, comme vous le savez, un élément à cinq canaux. Les électrons quadriculaires forment des connexions électroniques appariées avec des atomes de silicium voisins. La cinquième électron de la valence de la communication ne suffit pas, alors qu'elle sera mal liée à l'atome d'arsenic qui devient facilement libre. En conséquence, chaque atome d'impureté donnera un électron gratuit.

Les électrons d'atomes de silicium peuvent devenir libres, formant un trou, des électrons et des trous libres peuvent donc exister simultanément dans le cristal. Cependant, des électrons libres plusieurs fois seront plus que des trous.

Les semi-conducteurs dans lesquels les électrons sont les principaux porteurs de charge sont appelés semi-conducteurs de type N.

Écrire dans le cahier

Impuretés dont les atomes donnent facilement des électrons sont appelés donneur (semi-conducteurn.-Taper).

3.3.2. Accepteur impuretés

Si dans le silicium, ajoutez une légère quantité d'Inde trivalente, puis la nature de la conductivité des semi-conducteurs change. Étant donné que l'Inde a trois électrons de valence, il peut établir une liaison covalente avec seulement trois atomes adjacents. Pour établir une communication avec le quatrième atome d'électrons, il n'y en a pas assez. Indium "prêtera" un électron dans les atomes voisins, à la suite d'un atome d'indium qui forme une place vacante - un trou.

Dans le cas de l'impureté acceptée, les principaux porteurs de frais lors du passage du courant électrique à travers le semi-conducteur sont des trous. Les semi-conducteurs dans lesquels les principaux chargeurs de charges sont des trous sont appelés semi-conducteurs de type P.

Écrire dans le cahier

Les impuretés qui "capturent" des électrons des atomes de la grille cristalline des semi-conducteurs sont appelées accepteur (semi-conducteur de type P).

4. Fixation matériel étudié.

4.1. Enquête frontale (Diapositive 16).

Qu'est-ce que les semi-conducteurs?

Quelles particules le courant dans les semi-conducteurs?

Comment la conductivité des impuretés diffère-t-elle de sa propre conduction?

Pourquoi les semi-conducteurs pures de colombes?

Qu'est-ce qu'un semi-conducteur r - Taper?

Qu'est-ce qu'un semi-conducteur n. - Taper?

Pourquoi avec une résistance à la température croissante aux semi-conducteurs gouttes?

4.2. Travail indépendant sur les cartes.

Définir la correspondance, quels termes physiques et déclarations sont nécessaires pour l'histoire par les sujets "Courant électrique en métal", "Gaz de courant électrique", "Courant électrique dans les solutions électrolytiques", "Courant électrique dans les semi-conducteurs"?

Condition: lors de la fonction de travail, les corrections ne sont pas autorisées .

Métaux Gaz Solutions Electrolyte SemiConducteurs

1. IONS, 2. Électrons, 3. Impuretés, 4. Trou, 5. Résistance augmente avec une température croissante, 6. Recombinaison, 7. Lorsqu'il est chauffé, la résistance diminue, 8. Explorer, 9. treillis cristallin, 10. Arc électrique, 11 décharge indépendante, 12. Feux de Saint Elma, 13. Donateur, 14. Diélectrique, 15. Nuage électronique, 16. Diode à vide, 17. Tube de refoulement de gaz, 18. Accepteur, 19. Conductivité propre, 20. Vacuum, 21. Superconductivité, 22. Ionisation 23. Discutation électrolytique, 24. Electrodes, 25.Electroliz, 26. Kinescope, 27. Galvanoplastie.

Après avoir terminé la tâche, les élèves échangent des cartes et vérifient mutuellement, en faisant des corrections, Évaluant les travaux du camarade.

Ensuite, les travaux sont à nouveau vérifiés à l'aide de la clé et sont transmis à l'enseignant.

La clé de la tâche

Métaux - 1, 2, 5, 8, 9, 21.

Gaza - 1,2,6,7,0,11,12,14,17,22.

Solutions d'électrolyte - 1,6,7,23,24,25,27.

Semiconducteurs - 1,2,3,4,7,9,13,18,19.

5. Devoirs:

1. Préparez un tableau comparatif "Courant électrique dans divers environnements".

2. Préparez le message "d'abord utilisation pratique Thermoelements semi-conducteurs dans les années de la Seconde Guerre mondiale »(" Partisan Kotheleok ") - à volonté.

6. résumer. Évaluation du travail des étudiants.

Les références

Physique: études. pendant 10 cl. enseignement général. Institutions / G. Y. Mikyshev, B.B. BUKHOVTSEV, N.N.SOTSKY-- 12- ED .- : Illumination, 2010. - 336 p. ,: il.-isbn 5-01 011578-8.

Manuel électronique "Physique ouverte", Physicik

Explique les fonctionnalités.

Semiconducteurs - substances capables de mener à bien un courant électrique et d'empêcher son passage. Il s'agit d'un grand groupe de substances appliquées en génie radio (Allemagne, silicium, sélénium, ainsi que toutes sortes d'alliages et de produits chimiques composés nr oxyde de cuivre). Presque toutes les substances autour de nous sont des semi-conducteurs. Le semi-conducteur le plus courant Il s'agit de silicium, constituant d'estimations approximatives de près de 30% de la croûte terrestre. Pour la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs, seuls le silicium et le germanium sont principalement utilisés. (Trouvez-les dans le tableau D. I. MENDELEEV - Annexe 2). Quelle valence qu'ils ont (dans le tableau D. I. Mendeleev, trouvez le numéro de colonne dans lequel ils se trouvent)?

En ce qui concerne ses propriétés électriques, les semi-conducteurs occupent la place moyenne entre les conducteurs et le courant électrique non conducteur. Notez dans la définition du cahier quel est un semi-conducteur.

Considérez les trois expériences suivantes (démonstration ou affiches)

Première expérience: Semiconducteur de chauffage

Voyez ce qui se passe lorsque la température augmente? La résistance diminuera avec une température croissante?

Quelle conclusion peut être faite?

La conductivité électrique des semi-conducteurs dépend fortement de la température ambiante. À une température très basse, près de zéro absolu (-273), les semi-conducteurs ne comportent pas de courant électrique et avec une augmentation de la température, leur résistance est réduite. Sur la base de cela, des dispositifs thermoélectriques ont été créés.

Thermistants.Dans les semi-conducteurs résistance électrique Il dépend très de la température. Cette propriété est utilisée pour mesurer la température du courant dans la chaîne avec un semi-conducteur. Ces dispositifs sont appelés thermistances ou thermistances.

Les thermistances sont l'un des dispositifs à semi-conducteurs les plus simples. Relâchez des thermistances sous forme de tiges, de tubes, de disques, de rondelles et de billes de taille de plusieurs micromètres à plusieurs centimètres.

La gamme de températures mesurées de la plupart des thermistances se situe entre 170 et 570 k. mais il existe des thermistances pour mesurer à la fois des températures très élevées (environ 1300 K) et très basses (environ 4 à 80 k). Les thermistances sont utilisées pour mesurer à distance de température, d'alarme incendie, etc.

Deuxième expérience: Éclairage avec lumière semi-conductrice

Voyez ce qui se passe lorsque l'éclairage augmente?

Quelle conclusion peut être faite?

Si le semi-conducteur est hébergé, sa conductivité électrique commence à augmenter. L'utilisation de cette propriété de semi-conducteurs, des dispositifs photovoltaïques ont été créés. Les semi-conducteurs sont également capables de convertir une énergie lumineuse en courant électrique, par exemple panneaux solaires.

Photorésistors.La conductivité électrique des semi-conducteurs est pire non seulement lorsqu'il est chauffé, mais aussi lors de l'éclairage.

On peut noter que lors de l'éclairage d'un semi-conducteur, la résistance actuelle de la chaîne augmente considérablement. Cela indique une augmentation de la conductivité (réduction de la résistance) des semi-conducteurs sous l'action de la lumière. Cet effet n'est pas associé au chauffage, car il peut être observé à une température constante.

La conductivité électrique augmente en raison de la rupture des liaisons et de la formation d'électrons et de trous libres dues à l'énergie de la lumière tombant sur le semi-conducteur. Ce phénomène s'appelle un effet photoélectrique.

Les appareils dans lesquels l'effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs utilise des photoresistors ou une photoréfériestisation. La miniatitude et la haute sensibilité des photorésistors permettent de les utiliser dans une grande variété de science et de technologie pour l'enregistrement et la mesure des flux de lumière faibles. À l'aide de photoresistors, la qualité des surfaces déterminent la taille des produits, etc.

Troisième expérience: Ajout d'une impureté au semi-conducteur

Voyez ce qui se passe?

Quelle conclusion peut être faite?

Lorsqu'il est administré aux impuretés semi-conductrices de certaines substances, leur conductivité électrique augmente fortement.

Nous écrivons dans un cahierpropriétés des semi-conducteurs

La conductivité électrique augmente avec la température croissante (thermistance)

L'électricité augmente lorsque l'éclairage (photorésistor, panneaux solaires)

La conductivité électrique augmente lorsque certaines impuretés sont introduites dans le semi-conducteur. (diode semi-tension)

Les propriétés des semi-conducteurs dépendent de leur structure interne.Considérons le silicium - un élément à quatre dimensions (montrant un modèle tridimensionnel) qui est, dans la coque extérieure de l'atome, il y a quatre électrons, faiblement associés au noyau. Le nombre des voisins les plus proches de chaque atome de silicium est également égal à quatre.

L'interaction d'une paire d'atomes voisins est effectuée à l'aide d'une connexion parenoélectronique, appelée obligation covalente. Dans la formation de cette connexion de chaque atome, un électron de Valenny est impliqué. Les atomes sont situés aussi proches les uns des autres que leurs électrons de la valence forment des orbites uniformes passant autour des atomes voisins, contraignant ainsi des atomes dans une seule substance.

Dessinez une image résultante dans un ordinateur portable. (Dessin sur le tableau)Les étudiants effectuent le même dessin dans le cahier. Ajouter plus d'atomes adjacents.

Lorsque le silicium chauffé, l'énergie cinétique des particules augmente et vient la rupture de connexions individuelles. Certains électrons deviennent libres et se déplacent entre des nœuds de réseau, formant un courant électrique. La conductivité des semi-conducteurs causée par leurs électrons libres est appelée conductivité électronique. Lors de la rupture de la connexion, un endroit vacant est formé avec le trou d'électron manquant.

À des températures de communication faibles, les températures ne font pas éclater, le silicium à basse température ne mène pas de courant électrique.

La conductivité des semi-conducteurs pure, sans impuretés (propre conductivité), est réalisée en déplaçant des électrons libres (conductivité électronique) et le mouvement des électrons associés par endroits vacants de liaisons parenoélectroniques (conductivité des trous). La conductivité des semi-conducteurs est extrêmement fortement dépendante des impuretés. C'était cette dépendance que les semi-conducteurs les ont fait dans ce qu'ils sont devenus dans la technique moderne. Il y a des impuretés donateurs et accepteurs. S'il y a une impureté donneuse dans un semi-conducteur, si vous ajoutez Arsenic en silicium, un excès d'électrons est observé, le semi-conducteur est appelén. -Type, en présence d'impuretés accepteurs, si l'ajout de l'indium en silicium, des trous d'excès sont observés, le semi-conducteur est appelé type P.

Leçon de thème: "Dispositifs à semi-conducteurs. Diodes"

Objectif et objectifs:

Éducatif:

la formation d'un concept initial de nomination, d'action et de la propriété principale des diodes semi-conductrices.

Éducatif:

pour former une culture du travail mental, le développement de qualités personnelles est la persévérance, le dévouement, l'activité créative, l'indépendance.

Développement:

formation pour appliquer les propriétés d'une conductivité unilatérale.

Matériel d'équipement matérielle matériellement:

coin classeur, ordinateur, planche interactif, provision sur le sujet

Cours de voyage:

1. Moment organisationnel:

(Tâche: créer une attitude psychologique favorable et une activation de l'attention).

2. Préparation à la répétition et à la généralisation du matériel passé

Quel est le courant électrique.

Force actuelle, unités de mesure.

p. – n. transition.

Semi-conducteurs.

Thèmes et objectifs de messages de classes.

Semi-conducteurs. Diodes.

Explication des perspectives.

Étudier l'électronique moderne, il est nécessaire, tout d'abord, de connaître les principes de l'appareil et la base physique du travail des dispositifs semi-conducteurs, leurs caractéristiques et leurs paramètres, ainsi que les propriétés les plus importantes qui déterminent la possibilité de les appliquer en équipement électronique.

L'utilisation de dispositifs à semi-conducteurs donne une économie énorme dans la dépense d'énergie électrique de l'alimentation et vous permet de réduire considérablement la taille et la masse de l'équipement. Puissance minimale pour la nutrition lampe électronique Il est 0,1 W, et pour le transistor, il peut être 1mkw, c'est-à-dire 100 000 fois moins.

3. La phase principale.

Nouveau matériel

Toutes les substances trouvées dans la nature, dans leurs propriétés électriquement conductrices sont divisées en trois groupes:

Conducteur

insulateurs (diélectriques),

semi-conducteurs

Les semi-conducteurs se réfèrent beaucoup plus de substances qu'aux chefs d'orchestre et d'isolateurs. Dans la fabrication de radiophones, 4 Valence Germanium GE et Silicon Si ont reçu la plus grande distribution.

Le courant de semi-conducteur électrique est provoqué par le mouvement des électrons libres et des "trous".

Les électrons libres qui ont laissé leurs atomes créent n-conductivité (N - la première lettre du mot latin négativus est négative). Les trous sont créés dans le semi-conducteur P-conductivité (P - la première lettre du mot latin positivus positif).

Dans un conducteur pur, le nombre d'électrons et de trous libres est également.

En ajoutant des impuretés, vous pouvez obtenir un semi-conducteur avec la prédominance de la conductivité électronique ou du trou.

La propriété la plus importante des p- et des semi-conducteurs est une conduction unilatérale à la place de la pointe. Cette pointe s'appelle une transition P-N.

Dans la 4ème Valence Crystal Allemagne (Silicon), ajoutez 5 Valence Arsenic (antimoine), puis nous obtiendrons n - conducteur.

Lors de l'ajout de 3 Valence India, nous obtenons le R - le conducteur.

Lorsque le "PLUS" de la source est connecté à la région R, ils disent que la transition est allumée dans le sens avant et lorsque le moins de la source de courant est connecté à la région R, la transition est allumée dans la direction opposée.

La conductivité à sens unique P et N de la transition est la base de l'action des diodes à semi-conducteurs, des transistors, etc.

Avoir une idée du semi-conducteur, passez à l'étude de la diode.

Le préfixe "di" signifie deux, indiquant deux zones adjacentes de conductivité différente.

Soupape de pneu à vélos (Nipel). L'air à travers elle ne peut transmettre que dans une direction - à l'intérieur de la caméra. Mais il y a une vanne électrique. Cette diode est un détail à semi-conducteur avec deux conclusions de fil des deux extrémités.

Par conception, les diodes semi-conductrices peuvent être planes ou point.

Les diodes d'avion ont une grande surface de la transition des trous d'électrons et sont utilisées dans les chaînes dans lesquelles les courants de gros courants circulent.

Les diodes ponctuelles se distinguent par une petite zone de la transition des trous d'électrons et sont utilisées dans des chaînes avec de petits courants.

Désignation graphique conditionnelle de la diode. Le triangle correspond à la région RI et s'appelle une anode et une ligne droite, appelée cathode, représente la zone N.

Selon le but de la diode, il peut avoir des caractères supplémentaires.

Les paramètres principaux pour lesquels sont caractérisés les diodes.

Courant de diode directe.

Courant de diode inverse.

Fixer le matériau.

Modification de la polarité de la connexion d'alimentation dans une chaîne contenant une diode semi-conductrice.

Nous connectons la batterie 3336L et l'ampoule incandescente MN3,5 - 0,28 (sur la tension de 3,5 V et 0,28a tension) et connectez cette chaîne à une diode d'alliage à partir de la série D7 ou D226 de sorte que la diode puisse être directement ou à travers la lumière ampoule et la cathode positive est une tension de batterie négative (Fig. 3, Fig. 4). La lumière doit brûler avec un potassium complet. Ensuite, nous modifions la polarité de la connexion du circuit "Batterie - ampoule" à l'inverse (Fig. 3, Fig. 4). Si la diode est bonne - la lumière n'est pas allumée. Dans cette expérience, l'ampoule à incandescence effectue une double fonction: sert d'indicateur de courant dans la chaîne et limite le courant de cette chaîne à 0,28a, protégeant ainsi la diode de la surcharge. Vous pouvez inclure un milliammermètre pour un dernier courant ... 500mA, qui fixerait le courant direct et inverse à travers la diode, peut être inclus avec la batterie et l'ampoule incandescente.

4. Moment de contrôle:

Tracez un schéma d'un circuit électrique constitué d'une source de courant continu, de micromoteur, de 2 diodes, de sorte que l'utilisation de commutateurs pour modifier la rotation du rotor de micromoteur.

Déterminez les pôles de la batterie pour une lampe de poche à l'aide d'une diode semi-conductrice.

Examiner de manière indépendante la conductivité de la diode sur le support de démonstration. Étude de la conductivité unilatérale de la diode.

5. Père:

Évaluation du succès dans la réalisation des tâches des classes (comme fonctionnant, qu'ils ont appris ou appris)

6. moment réfléchissant:

déterminer l'efficacité et l'utilité des classes à travers l'estime de soi des élèves.

7. Point d'information:

définition des perspectives de la prochaine leçon .

8. devoirs

Pour sécuriser le matériel passé, réfléchissez aux tâches suivantes et apportez leur solution:

Comment protéger l'équipement radio des gâteaux à l'utilisation de la diode semi-conductrice?

Disponible circuit électrique, qui comprend quatre éléments connectés successivement - deux ampoules A et B et deux commutateurs A et B. Dans ce cas, chaque commutateur ne s'allume qu'une seule, seulement "son" ampoule. Afin d'allumer les deux ampoules, vous devez fermer les deux commutateurs en même temps.

Planifiez la leçon d'apprentissage du travail abstraite.

Classe 9.

Section Sujet: Bases d'électronique et d'électronique. (3 heures)
Theme Leçon №27: Dispositifs à semi-conducteurs.

Objectif: Familiarisez avec des dispositifs à semi-conducteurs.

Pendant les cours:
1. Partie organisationnelle 3 min.
une salutation.
b) Détection de disparus.
c) la répétition du matériel passé.
d) Déclaration de la leçon. Enregistrez le sujet de la leçon dans les ordinateurs portables.
e) porter aux étudiants d'objectifs et à un plan de cours.

2. La réception du matériau a passé -7 min.

Qu'est-ce qui appartient aux principaux types de travaux électriques?

Quels sont les matériaux conducteurs?

Appliquer des matériaux conducteurs?

3. Augmentation du nouveau matériau 10 min.

Dispositifs semi-conducteurs Les appareils dont l'action est basée sur l'utilisation de propriétés à semi-conducteurs

Les dispositifs semi-conducteurs comprennent :

Schémas intégrés (frites)

Diodes semi-conductrices (y compris les varicaps, les stabiliens, diodes Schottki),

Thyristors, PhotoTristory,

Transistors

Dispositifs de charge,

Micro-ondes semi-conducteurs (diodes de gann, diodes d'avalanche),

Dispositifs optoélectroniques (Photothéristes, Photothiodes, Éléments solaires, Détecteurs de rayonnement nucléaire, LED, lasers à semi-conducteurs, émetteurs électroluminescents),

Thermistances, capteurs de hall.

De base Les matériaux de production de dispositifs semi-conducteurs sont le silicium (SI), le carbure de silicium (SIIS), les composés gallium et l'Inde.

Conductivité électrique Les semi-conducteurs dépendent de la présence d'impuretés et d'effets d'énergie externes (température, radiation, pression, etc.). Les flux de courant sont causés par deux types de transporteurs de charge - électrons et trous. Selon la composition chimique, les semi-conducteurs purs et impuretés diffèrent.

Semi-conducteurs

4. Travaux pratiques pendant 18 min.
L'une des méthodes d'une telle inspection est la mesure de la résistance à la résistance entre les sorties de l'émetteur et du collecteur lors de la connexion de la base avec le collecteur et lors de la connexion de la base avec l'émetteur. Dans ce cas, la source de la puissance de collecteur est déconnectée du diagramme. Avec un transistor de travail dans le premier cas, la résistance légère montrera une petite résistance, dans la seconde - environ quelques centaines de mille ou dizaines de milliers.

Semi-conducteur diode - Dispositif semi-conducteur avec une transition électrique et deux conclusions (électrodes). Contrairement à d'autres types de diodes, le principe d'action de la diode semi-conductrice est basé sur le phénomène de la transition P-N.

Test des diodes à semi-conducteurs

Lors du test de diodes avec AMM, les mesures plus basses doivent être utilisées. Lors de la vérification d'une bonne diode, la résistance dans la direction directe sera de plusieurs centaines d'Ohms, dans la direction opposée - une résistance infiniment grande. Si le dysfonctionnement de la diode AMM montre la résistance près de 0 ou de l'espace avec un test de diode. La résistance des transitions dans les directions directes et inversées pour l'Allemagne et les diodes de silicium est différente.

5. Leçon de résultat 2 min.
6. Emplois de nettoyage pendant 5 min.