Príkladom prvej lekcie. Plán-abstraktné školenia (technologická mapa) na tému: "Elektrický prúd v polovodičov Abstraktné lekcie Polovodiče používajú polovodiče

Lekcia 10/10

Predmet. Elektrina v polovodičoch

Účel lekcie: vytvoriť si predstavu o voľných médiách nabíjačka V polovodičoch a povahe elektrického prúdu v polovodičoch.

Typ hodiny: Lekcia študuje nový materiál.

Plán lekcie

Kontrola vedomostí		1. Elektrický prúd v kovoch. 2. Elektrický prúd v elektrolytoch. 3. Faraday zákon pre elektrolýzu. 4. Elektrický prúd v plynoch
Demonštrácie		Fragmenty filmu "Elektrický prúd v polovodičoch"
Študovať nový materiál		1. Nosiče účtovania v polovodičoch. 2. Nečistoty vodivosť polovodičov. 3. Prechod elektrónov. 4. polovodičové diódy a tranzistory. 5. Integrované čipy
Upevnenie študovaného materiálu		1. Kvalitatívne otázky. 2. Naučiť sa riešiť problémy

Študovať nový materiál

Odolnosťou polovodičov pri izbovej teplote majú významy, ktoré sú v širokom rozsahu, t.j. od 10-3 do 107 ohm a zaberajú medziprodukt medzi kovmi a dielektrikou.

Ø polovodičov - látky, ktorých špecifický odpor sa veľmi rýchlo znižuje s nárastom teploty.

Polovodiči zahŕňajú mnoho chemických prvkov (bór, kremík, germánium, fosfor, arzén, selén, telurium atď.), veľká suma Minerály, zliatiny a chemické zlúčeniny. Takmer všetky anorganické látky okolo nás po celom svete sú polovodičov.

Pre dostatočne nízke teploty a nedostatok vonkajších vplyvov (napríklad polovodičov osvetlenia alebo vykurovania) nevykonávajú elektrický prúd: Za týchto podmienok sú spojené všetky elektróny v polovodičoch.

Spojenie elektrónov so svojimi atómami v polovodičoch však nie je tak silné ako v dielektrikách. A v prípade zvýšenia teploty, ako aj pre jasné osvetlenie, niektoré elektróny vypnú z ich atómov a stávajú sa bezplatnými poplatkami, to znamená, že sa môžu pohybovať v celej vzorke.

Vďaka tomu sa negatívne nosiče náboja objavujú v polovodičov bez elektrónov.

Ø vodivosť polovodiča, vzhľadom k pohybu elektrónov, sa nazýva elektronicky.

Keď je elektrón odstránený z atómu, pozitívny poplatok Tento atóm sa stáva nekompenzovaným, to znamená, že na tomto mieste sa objaví nadbytočný pozitívny poplatok. Tento kladný náboj sa nazýva "diera". Atóm, v blízkosti, ktorý bol vytvorený otvor, viazaný elektrón v susednom atóme môže byť zvolený, zatiaľ čo otvor sa pohybuje do susedného atómu, a atóm, potom môže "preniesť" otvor.

Takýto "eutafete" pohyb súvisiacich elektrónov možno považovať za pohybujúce sa otvory, ktoré sú pozitívne poplatky.

Ø vodivosť polovodiča, vzhľadom k pohybu otvorov, sa nazýva otvor.

Rozdiel v dielnom vodivosti z elektrónu spočíva v tom, že elektronická vodivosť je spôsobená pohybom polovodičov voľných elektrónov a elektrónov pohybujúcich sa otvorom.

Ø V čistej polovodičovej časti (bez nečistôt), elektrický prúd vytvára rovnaké množstvo voľných elektrónov a otvorov. Takáto vodivosť sa nazýva vlastná vodivosť polovodičov.

Ak pridáte malé množstvo arzénu na čistenie roztaveného silikónu (približne 10-5%), po vytvrdnutí sa vytvorí konvenčná krepnutá silikónová mriežka, ale v niektorých uzloch mriežky namiesto atómov kremíka budú arzénové atómy.

Arzén, ako viete, päť-kanálový prvok. Celessové elektróny tvoria spárované elektronické spoje so susednými atómami kremíka. Piaty alkalický elektrón komunikácie nestačí, zatiaľ čo to bude zle spojené s arzenickým atómom, ktorý sa ľahko stáva slobodným. V dôsledku toho každý atóm nečistoty dá jeden voľný elektrón.

Ø nečistoty, ktorých atómy ľahko dávajú elektróny, sa nazývajú darcom.

Elektróny z atómov kremíka sa môžu stať voľným, tvoriacim otvor, preto môžu existovať súčasne voľné elektróny a otvory v kryštáli. Avšak voľné elektróny mnohokrát budú viac ako otvory.

Polovodiče, v ktorých sú elektróny hlavnými nosičmi obvinenia, sa nazývajú N-IdyP polovodičov.

Ak v Silicon pridajte mierne množstvo trojmocnej Indie, potom sa pomer zmien polovodičovej vodivosti. Vzhľadom k tomu, India má tri valenčné elektróny, môže vytvoriť kovalentnú väzbu len s tromi susednými atómami. Ak chcete nainštalovať komunikáciu so štvrtým atómom, elektrón nestačí. Indium "bude požičiavať" elektrón v susedných atómoch, v dôsledku atómu indium tvorí jeden voľný miesto - otvor.

Ø nečistoty, ktoré "zachytávanie" elektrónov atómov kryštálových mriežkových polovodičov sa nazývajú akceptor.

V prípade akceptorovej nečistoty, hlavných nosičov počas prechodu elektrického prúdu prostredníctvom polovodičov sú otvory. Polovodiče, v ktorých hlavným dopravcom obvinenia sú otvory, nazývané polovodiče R -TYPE.

Takmer všetky polovodiče obsahujú darcovia a akceptorové nečistoty. Typ vodivosti polovodičov určuje prímes s vyššou koncentráciou nosičov nabíjania - elektrónov a otvorov.

Preto cez hranicu polovodičovej sekcie Semiconductor N -TYP a P-typu P-typu je elektrický prúd len v jednom smere - z polovodičovej P -TYPE k polovodičovi n-opakovaniu.

Používa sa v zariadeniach, ktoré sa nazývajú diódy.

Semiconductor diódy sa používajú na vyrovnanie striedavý prúd Smer (takýto prúd sa nazýva premenné), ako aj na výrobu LED. Polovodičové usmerňovače majú vysokú spoľahlivosť a dlhodobé použitie.

Semiconductor diódy v rádiových zariadeniach sú široko používané: rádiové prijímače, videorekordéry, televízory, počítače.

Transistorom sa stal ešte dôležitejším používaním polovodičov. Skladá sa z troch vrstiev polovodičov: polovodiče rovnakého typu sú umiestnené pozdĺž okrajov a medzi nimi - tenká vrstva polovodiča iného typu. Široké používanie tranzistorov je spôsobené tým, že s ich pomocou môžete zlepšiť elektrické signály. Preto sa tranzistor stal hlavným prvkom mnohých polovodičových zariadení.

Polovodičové diódy a tranzistory sú "tehly" veľmi zložitých zariadení, ktoré sa nazývajú integrované čipy.

Mikroobvody "práca" dnes v počítačoch a televízoroch, v mobilné telefóny a umelé satelity, autá, lietadlá a dokonca aj v práčky. Integrovaný obvod je vyrobený na kremíkovej doske. Veľkosť dosky je z milimetra do centimetra a na jednej takejto doske môže byť umiestnená až do milióna zložiek - drobné diódy, tranzistory, odpory atď.

Dôležité výhody integrovaných obvodov sú vysokorýchlostné a spoľahlivosť, ako aj nízke náklady. Je to práve preto, že na základe integrovaných obvodov a podarilo sa im vytvoriť komplexné, ale cenovo dostupné zariadenia, počítače a objekty moderných domácich spotrebičov.

Otázky pre študentov počas prezentácie nového materiálu

Prvá úroveň

1. Aké látky môžu byť pripisované polovodičom?

2. Aký druh nabitých častíc je vytvorený v polovodičoch?

3. Prečo je odpor polovodičov veľmi závisí od prítomnosti nečistôt?

4. Ako je P -N-Power? Aká vlastnosť má P -N-N-N?

5. Prečo nie sú dopravníky bezplatne prejsť cez P -N-transformáciu polovodičov?

Druhá úroveň

1. Po podaní arzénovej nečistoty v Nemecku sa zvýšila koncentrácia vodivosti elektrónov. Ako sa zmenila koncentrácia diery?

2. S akou skúsenosťou možno vidieť v jednostrannej vodivosti polovodičovej diódy?

3. Je možné získať P-N-transformáciu, po umiestnení cínu v Nemecku alebo kremíku?

Upevnenie študovaného materiálu

1. Aké vedenie (elektronické alebo diery) má silikón s hack gálium? India? fosforu? Antimón?

2. Aké vedenie (elektronické alebo diery) bude v kremíčiku, ak pridajte fosforu? Bor? hliník? ARSENIC?

3. Ako bude rezistencia zmenu vzorky silikónov s prímesom fosforu, ak zadáte príjem gália? Koncentrácia fosforu a atómy galia je rovnaká. (Odpoveď: sa zvýši)

Čo sme sa naučili v triede

· Polovodiče - látky, ktorých špecifický odpor sa veľmi rýchlo zníži s nárastom teploty.

· Vodivosť polovodiča, vzhľadom na pohyb elektrónov, sa nazýva elektronicky.

· Vodivosť polovodiča, vzhľadom na pohyb otvorov, sa nazýva otvor.

· Nečistoty, ktorých atómy ľahko dávajú elektróny, sa nazývajú darcom.

· Polovodiče, v ktorých sú elektróny hlavnými dopravcami poplatkov, sa nazývajú polovodiče n-typu.

· Nečistoty, ktoré "zachytávanie" elektrónov atómov kryštálových mriežkových polovodičov sa nazývajú akceptor.

· Polovodiče, v ktorých hlavné obvinenia z poplatkov sú otvory, sa nazývajú polovodičov typu P.

· Kontaktujte dva polovodiče rôzne druhy Vodivosť má vlastnosti vykonávať prúd v jednom smere a výrazne horšie v opačnom smere, to znamená, že má jednostrannú vodivosť.

Rіv1 č. 6.5; 6.7; 6.15; 6.17.

Рів2 № 6.16; 6.18; 6.24, 6.25.

Rіv3 č. 6.26, 6.28; 6,29; 6.30.

3. D: Pripravte sa na nezávislé pracovné číslo 4.

Aukcia pomocou podporných slov ako techniky na aktualizáciu referenčných poznatkov, používanie IKT, herných momentov, ktoré umožňujú zmeniť aktivity v lekcii, individuálnu prácu pri určovaní študovaného materiálu a následný vzájomný test vykonaných úloh - \\ t Všetky tieto položky, ktoré robia pravidelnú lekciu trochu zaujímavejšie.

Vývoj lekcie vo fyzike

Lekcia tém: Elektrický prúd v polovodičoch.

Ciele Lekcia:

Didaktický - Ak chcete predstaviť študentov so špeciálnou triedou látok - polovodičov, zaviesť koncepty vlastnej a nečistoty vodivosti, študovať závislosť elektroniky polovodičov z teploty a prítomnosti nečistôt.

Rozvoj: Prispievajú k rozšíreniu obzorov študentov, rozvíjať schopnosť vnímať a analyzovať technické a vedecké informácie, schopnosť používať technickú terminológiu.

Vzdelávacie: Vytvoriť zodpovedný prístup k získaniu vedomostí, komunikačných zručností a sebadisciplíny.

Mto: Mediálne zariadenia, prezentácia "elektrický prúd v polovodičoch" obsahujúci animované vysvetlenie na študovaný materiál, karty kľúčové slová, Distribúcia didaktického materiálu pre nezávislú prácu.

Medzivládne väzby.Chémia. Vlákna: Periodický systém chemických prvkov D.I. IMETELEEEV. Kovalentné pripojenie.

Typ hodiny: Učenie lekcie Nové znalosti na základe dostupných.

Metódy a techniky: Aukcia pomocou podporných slov, aplikácií IKT, používanie herných momentov na vytvorenie zdravia úsporných podmienok, čelného prieskumu, individuálnej práce, vzájomného testu.

Plán lekcie.

1. Organizačný moment.

2. aktualizácia referenčných poznatkov.

3. Študovanie nového materiálu.

3.1. Polovodiče.

3.2. Vlastnú vodivosť polovodičov;

3.3. Nečistoty vodivosť;

3.3.1. Nečistoty darcov;

3.3.2. Akceptorové nečistoty.

4. Upevnenie študovaného materiálu.

5. Domáca úloha.

6. Zhrnutie lekcie. Hodnotenie práce študentov.

Počas tried.

1. Organizačný moment.

2. aktualizácia referenčných poznatkov (Prieskum vo forme aukcie pomocou kariet s kľúčovými slovami).

Metodika aukcie .

Učiteľ ukazuje kartu s kľúčovými slovami (v krátkych) a študenti hovoria v súlade s danou témou, bez toho, aby išli do detailov. Každá správna odpoveď je skóre v študenta prasiatko (karta dočasne zostáva na výpočet bodov v budúcnosti).

Karty. Elektrina

Odpoveď. Elektrický prúd sa nazýva objednaný smerový pohyb bezplatných nabitých častíc.

Karta. Trvalý elektrický prúd.

Odpoveď. Elektrický prúd, ktorý sa nelíši vo veľkosti alebo v smere, sa nazýva konštantný prúd.

Karta. Smer priamy prúd.

Odpoveď. Pre smer DC je nasmerovaný smer pohybu pozitívnych nabitých častíc, t.j. Z "+" na "-".

Karty. Podmienky súčasnej existencie

Odpoveď. Pre existenciu elektrického prúdu je potrebné mať bezplatné nabité častice a sily, ktoré by tieto častice viedli do smerového pohybu. Napríklad, výkon elektrického poľa.

Karty. Skupiny látok na elektrickú vodivosť.

Odpoveď. Pri elektrickej vodivosti sú látky rozdelené na vodiče a dielektrika.

Karta. Podmienky.

Odpoveď. Vodiče sú látky, ktoré sú dobre vodivé.

Karta. Dielektrika

Odpoveď. Dielektrika sú nebežné látky.

3. Študovanie nového materiálu sprevádzané prezentáciou.

- Napísané v lekcii témy notebooku (Snímka 1).

Motivácia na ďalší študijný tému (Slide 2).

Zoznámujeme sa s cieľmi tejto lekcie (snímka 3).

Opravte svoje myšlienky o skupinách látok pre elektrickú vodivosť (Slide 4).

Napíšte v notebooku

Elektrickou vodivosťou látky môže byť rozdelená do 3 hlavných skupín: vodiče, dielektrika, polovodiče.

Vodiče, ktorí sú dobre vykonávané elektrickým prúdom (kovy, elektrolytové roztoky, plazma, atď.) Najvyhľadávanejšími vodičmi sú AU, AG, CU, AL, FE.

Dielektrika - Látky, ktoré prakticky nevykonávajú elektrický prúd (plasty, gumené, sklo, porcelán, suché drevo, papier atď.)

3.1. Polovodiče

Napíšte v notebooku.

Polovodiče - látky vodivé len za určitých podmienok.

Ich elektrická vodivosť závisí od teploty, osvetlenia, prítomnosti nečistôt(Si, GE., Sedieť, V., Ako a atď.).

Elektrickou vodivosťou zaberajú strednú polohu medzi vodičmi a dielektrikou (SI, GE, SE, AKTOUS AKOTÍM AKO) S výnimkou 12 čistých chemických prvkov, polovodičov sú sírové, sulfurické kadmium, kosenie meď, mnoho oxidov a kovov sulfidov , niektoré organické látky. Najväčšie použitie v technike má germánium GE a SILIKON SI (SLIDES 4,5,6).

Čím o niečo viac ako polstoročí, polovodiče nemali výraznú praktickú hodnotu. V elektrotechnike a rádiovom inžinierstve boli vykonané výlučne vodičmi a dielektrikou. Situácia sa však dramaticky zmenila, keď teoreticky a potom takmer príležitosť na kontrolu elektrickej vodivosti polovodičov bola prakticky otvorená.

Aký je hlavný rozdiel medzi polovodičmi z vodičov a aké vlastnosti ich štruktúry umožnili použitie polovodičových zariadení v takmer všetkých elektronických zariadeniach?

3.2. Vlastné vedenie

Napíšte v notebooku.

Vodivosť čistej polovodičov vlastné vedenie .

Opäť si pamätajte podmienky súčasnej existencie. Opakujeme mechanizmus elektrickej vodivosti kovov, so zameraním na úlohu elektrického poľa (snímka 8).

Odpovedzte študentom

Pre existenciu elektrického prúdu je potrebné mať bezplatné nabité častice a sily, ktoré by tieto častice viedli do smerového pohybu. Môže to byť elektrické oblasti, ktoré vedie elektróny do objednaného pohybu.

Zvážte vodivosť polovodičov na príklad silikónu SI (snímka 9).

Silikón je štvorkolový chemický prvok. Každý atóm kremíka vo vonkajšej elektrónovej vrstve má štyri nepárové elektrón, ktoré tvoria elektronické páry (kovalentné väzby) so štyrmi susednými atómami. V polovodičovi teda nie sú žiadne voľné nabité častice schopné vytvoriť prúd.

Ale to sa deje za normálnych podmienok pri nízkych teplotách.

- Čo sa stane, ak zvýšite teplotu látky (snímka 10)?

S rastúcou teplotou, energiou a rýchlosťou pohybu elektrónov a niektoré z nich odchádzajú z ich atómov, stávajú sa voľné elektróny. Zostávajúce voľné pracovné miesta s noncompented pozitívnym nábojom ( virtuálne nabité častice), zavolal otvory.Pod vplyvom elektrického poľa, elektróny a otvory začínajú objednané (počítadlo) pohyb, ktorý tvorí elektrický prúd.

Pochopiť, ako sa otvory pohybujú (voľné miesto), držíme hru "prázdne stoličky".

Metódy hrania .

Podstata hry je nasledovná. Na jednom z riadkov za prvou časťou oslobodíme stoličku. Toto je počiatočná pozícia. Študent sedí na druhom stole je na ňom transplantovaný. Voľné stoličky teda už nie je pre prvé, ale pre druhý stôl. Teraz študent sedí pre tretí stôl zaberá voľné miesto a stolica sa uvidí, že je prázdny, atď. Voľné miesto je teda prázdna stolička (v polovodičovi je to diera) ďalej a ďalej z prvej časti, presunutím na opačný pohyb účastníkov hry (v polovodičovi - na strane proti pohybu elektrónov).

Hra pomáha zmierniť napätie a pokračovať v ďalšom úspešnom učení vzdelávacieho materiálu.

Napíšte v notebooku.

Elektrický prúd v čistých polovodičoch je vytvorený voľnými elektrónmi a otvormi, ktoré rovnaké množstvo.

Toto je vlastná vodivosť polovodičov.

S rastúcou teplotou, počet voľných elektrónov a otvorov je väčší, vodivosť polovodičov rastie, znižuje rezistencia.

Napíšte v notebooku.

S rastúcou teplotou, vodivosť polovodičov rastie, znižuje rezistencia.

Študenti.

Porovnajte a vysvetlite grafy závislosti kovov a polovodičov z teploty (snímka 11).

Odpovedá študentov na snímke.

S rastúcou teplotou sa zvyšuje odolnosť kovov. Je to spôsobené tým, že s nárastom teploty iónov v uzloch kryštálovej mriežky sa intenzívne kolíči, chaotický pohyb voľných elektrónov sa zvyšuje a celkový náboj prechádza cez prierez vodiča na Znižuje sa jednotka času.

S rastúcou teplotou sa znižuje odolnosť polovodičov. To je vysvetlené skutočnosťou, že pri vyhrievaní polovodičov v nich existuje viac bezplatných dopravcov v nich, čo vedie k zvýšeniu súčasnej sily, čo je ekvivalentné k zníženiu rezistencie.

3.3 Nečistoty Semiconductors(Snímky 12,13,14).

Vnútorná vodivosť polovodičov je jednoznačne nedostatočná na technické používanie polovodičov. Preto sa zvyšujú vodivosť v čistých polovodičoch, sa zavádzajú nečistoty (zliatina) darca a akceptor

Napíšte v notebooku

Vodivosť polovodičov s pridaním nečistôt je nečistoty vodivosť. Nečistotaexistujú darcov a akceptor

3.3.1. Darca nečistoty.

Arzén, ako viete, päť-kanálový prvok. Štradikové elektróny tvoria spárované elektronické spoje so susednými atómami kremíka. Piata valencia elektróku komunikácie nestačí, zatiaľ čo to bude zle spojené s arzénom atóm, ktorý sa ľahko stáva slobodným. V dôsledku toho každý atóm nečistoty dá jeden voľný elektrón.

Elektróny z atómov kremíka sa môžu stať voľným, tvoriacim otvor, takže voľné elektróny a otvory môžu súčasne existovať v kryštáli. Avšak voľné elektróny mnohokrát budú viac ako otvory.

Polovodiče, v ktorých sú elektróny hlavným nosičom, sa nazývajú polovodiče N-typu.

Napíšte v notebooku

Nečistoty, ktorých atómy ľahko poskytujú elektróny, sa nazývajú darcom (polovodičn.-Type).

3.3.2. Akceptorové nečistoty

Ak v Silicon pridajte mierne množstvo trojmocnej Indie, potom sa pomer zmien polovodičovej vodivosti. Vzhľadom k tomu, India má tri valenčné elektróny, môže vytvoriť kovalentnú väzbu len s tromi susednými atómami. Ak chcete vytvoriť komunikáciu so štvrtým atómom elektrónov, nestačí. Indium "bude požičiavať" elektrón v susedných atómoch, v dôsledku atómu indium tvorí jeden voľný miesto - otvor.

V prípade akceptorovej nečistoty, hlavných nosičov počas prechodu elektrického prúdu prostredníctvom polovodičov sú otvory. Polovodiče, v ktorých sú hlavnými nabíjačkami poplatkov otvorov, sa nazývajú polovodičov typu P.

Napíšte v notebooku

Nečistoty, že "zachytávanie" elektrónov atómov kryštalickej mriežky polovodičov sa nazývajú akceptor (polovodič p-typu).

4. zapínanie študovaný materiál.

4.1. Frontálny prieskum (Slide 16).

Čo sú polovodiče?

Aké častice sú prúdom v polovodičoch?

Ako sa nečistoty vodivosť líši od vlastnej vedenia?

Prečo čistá polovodiče?

Čo je polovodič ročník - Typ?

Čo je polovodič n. - Typ?

Prečo s rastúcou teplotou odolnosti voči polovodičom klesá?

4.2. Nezávislá práca na kartách.

Nastavte korešpondenciu, aké fyzické podmienky a vyhlásenia sú potrebné pre príbeh tém "Elektrický prúd v kovovom", "elektrický prúdový plyn", "elektrický prúd v elektrolytových riešeniach", "elektrický prúd v polovodičoch"?

Stav: Pri vykonávaní práce nie sú povolené opravy .

Kovy Gazy Elektrolyty Solutions Semiconductors

1. Ióny, 2. Elektrony, 3. Nečistoty, 4. Otvor, 5. Odpor sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, 6. Rekombinácia, 7. Po zohriatí, odolnosť voči odolnosti, 8. Explorer, 9. Crystal mriežka, 10. Elektrický oblúk, 11. Nezávislé vypúšťanie, 12. Požiare sv. Elma, 13. Donor, 14. Dielektrika, 15. Elektronický mrak, 16. vákuová dióda, 17. plynová výbojka, 18. akceptor, 19. vlastná vodivosť, 20. vákuum, 21. supravodivosť, 22. ionizácia , 23. Elektrolytická disociácia, 24. Elektródy, 25.electroliz, 26. Kinescope, 27. Galvanoplastika.

Po dokončení úlohy, študentov výmenu karty a navzájom si skontrolovať, vykonaním korekcií, Vyhodnotenie práce súdnej kamaráty.

Potom sú diela opäť skontrolované pomocou kľúča a prenášajú sa učiteľovi.

Kľúčom k úlohe

Kovy - 1, 2, 5, 8, 9, 21.

GAZA - 1,2,6,7,10,11,12,14,17,22.

Elektrolytové roztoky - 1,6,7,23,24,25,27.

Polovodiče - 1,2,3,4,7,9,13,18,19.

5. Domáca úloha:

1. Pripravte porovnávaciu tabuľku "Elektrický prúd v rôznych prostrediach".

2. Pripravte si správu "prvý praktické použitie Semiconductor termoelements v rokoch druhej svetovej vojny "(" Partizan KTHELEOK ") - AT WILL.

6. Zhrnutie. Hodnotenie práce študentov.

Referencie

Fyzika: Štúdie. Pre 10 cl. všeobecné vzdelanie. Inštitúcie / G. Y. Mikyshev, B.B. BUKHOVTSEV, N.N.SOTSKY-- 12- E ED. : Osvietenie, 2010. - 336 p. ,: IL.-ISBN 5-01 011578-8.

Elektronická učebnica "Otvorená fyzika", Physicik

Vysvetľuje funkcie.

Polovodiče - látky schopné vykonávať elektrický prúd a zabrániť jeho priechodu. Ide o veľkú skupinu látok uplatňovaných v rádiovom inžinierstve (Nemecko, silikón, selén, ako aj všetky druhy zliatin a chemických látok zlúčeniny NR oxid meďnatý). Takmer všetky látky okolo nás sú polovodiče. Najbežnejší polovodič Je to kremík, ktorý predstavuje približné odhady takmer 30% zemskej kôry. Na výrobu polovodičových zariadení sa používa len kremík a germánik. (Nájdite ich v tabuľke D. I. MENDELEEV - APPENDIX 2). Aké valence majú (v tabuľke D. I. MENDELEEEV, nájdite číslo stĺpca, v ktorom sa nachádzajú)?

Pokiaľ ide o jeho elektrické vlastnosti, polovodiče zaberajú stredné miesto medzi vodičmi a nevodivým elektrickým prúdom. Zapisujte v definícii notebooku Čo je polovodič.

Zvážte nasledujúce tri skúsenosti (demonštrácie alebo plagáty)

Prvá skúsenosť: Vykurovací polovodič

Pozrite sa, čo sa stane, keď sa teplota zvyšuje? Odolnosť sa zníži s zvyšujúcou sa teplotou?

Aký záver možno urobiť?

Elektrická vodivosť polovodičov je vysoko závislá od teploty okolia. Pri veľmi nízkej teplote, v blízkosti absolútnej nuly (-273), polovodičov neriadia elektrický prúd a zvýšenie teploty sa ich odporu zníži. Na základe toho boli vytvorené termoelektrické zariadenia.

Termistory.V polovodičoch elektrický odpor Je veľmi závislá od teploty. Táto vlastnosť sa používa na meranie teploty prúdu v reťazci s polovodičom. Takéto zariadenia sa nazývajú termistory alebo termistory.

Termistory sú jedným z najjednoduchších polovodičových zariadení. Uvoľnite termistory vo forme tyčí, rúrok, diskov, podložiek a korálkov vo veľkosti z niekoľkých mikrometrov na niekoľko centimetrov.

Rozsah meraných teplôt väčšiny termistorov leží v rozsahu od 170 do 570 K. Ale sú tu termistory na meranie veľmi vysokých (približne 1300 K) a veľmi nízkych (približne 4 - 80 K) teplotách. Termistory sa používajú na diaľkové meranie teploty, požiarneho poplachu atď.

Druhá skúsenosť: Osvetlenie s polovodičovým svetlom

Pozrite sa, čo sa stane, keď sa osvetlenie zvyšuje?

Aký záver možno urobiť?

Ak je policonductor hostovaný, jeho elektrická vodivosť sa začína zvyšovať. Použitie tejto vlastnosti polovodičov boli vytvorené fotovoltaické zariadenia. Aj polovodiče sú schopné napríklad premeniť svetelnú energiu do elektrického prúdu, napríklad, solárne panely.

Fotorezistory.Elektrická vodivosť polovodičov je horšia nielen pri zahrievaní, ale aj pri osvetlení.

Treba poznamenať, že pri osvetlení polovodičov, prúdová sila v reťazci sa výrazne zvyšuje. To znamená zvýšenie vodivosti (redukcia rezistencie) polovodičov v pôsobení svetla. Tento účinok nie je spojený s ohrevom, pretože sa dá pozorovať pri konštantnej teplote.

Elektrická vodivosť sa zvyšuje v dôsledku prasknutia dlhopisov a tvorby voľných elektrónov a otvorov v dôsledku energie svetla padajúceho na polovodič. Tento fenomén sa nazýva fotoelektrický účinok.

Zariadenia, v ktorých sa fotovoltaický účinok v polovodičov používajú, sa nazývajú fotorezistory alebo fotorezistencia. Miniaturity a vysoká citlivosť fotorezistorov umožňuje ich používať v širokej škále vedy a techniky na registráciu a meranie slabých svetelných tokov. Používanie fotorezistorov, kvalita povrchov určuje veľkosť výrobkov atď.

Tretia skúsenosť: Pridanie nečistoty k polovodičovi

Pozrite sa, čo sa stane?

Aký záver možno urobiť?

Pri podávaní polovodičových nečistôt určitých látok sa ich elektrická vodivosť prudko zvyšuje.

Píšeme v notebookuvlastnosti polovodičov

Elektrická vodivosť sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou (termistor)

Elektrická energia stúpa pri osvetlení (fotoreresistor, solárne panely)

Elektrická vodivosť sa zvyšuje, keď sa do polovodičov zavádzajú niektoré nečistoty. (polopäťová dióda)

Vlastnosti polovodičov závisia od ich vnútornej štruktúry.Zvážte kremík - štvorrozmerný prvok (zobraziť trojrozmerný model), ktorý je vo vonkajšom plášte atómu sú štyri elektróny, slabo spojené s jadrom. Počet najbližších susedov každého atómu kremíka sa rovná štyrom.

Interakcia pár susedných atómov sa uskutočňuje pomocou parenoelektronického spojenia, nazývaného kovalentnou väzbou. Pri vytváraní tejto súvislosti z každého atómu je zapojený jeden valenny elektrón. Atómy sa nachádzajú tak blízko, že ich valenčné elektróny tvoria jednotné dráhy, ktoré prechádzajú okolo susedných atómov, čím sa viažu atómy do jednej látky.

Nakreslite výsledný obrázok v notebooku. (Kreslenie na palube)Študenti vykonávajú rovnaký výkres v notebooku. Pridajte ďalšie susedné atómy.

Keď sa silikón zahrieva, kinetická energia častíc sa zvyšuje a prichádza ruptúra \u200b\u200bjednotlivých pripojení. Niektoré elektróny sa stávajú voľným a pohybom medzi uzlami mriežky, ktoré tvoria elektrický prúd. Vodivosť polovodičov spôsobených ich bezplatnými elektrónmi sa nazýva elektronická vodivosť. Pri porušovaní spojenia je s chýbajúcim elektrónovým otvorom vytvorený voľné miesto.

Pri nízkych komunikačných teplotách neporušuje, preto silikón pri nízkych teplotách nevykonáva elektrický prúd.

Vodivosť čistých polovodičov, bez nečistôt (vlastnej vodivosti), sa vykonáva pohybom voľných elektrónov (elektrónová vodivosť) a pohyb súvisiacich elektrónov na voľné miesta parenoelektronických väzieb (vodivosť otvorov). Vodivosť polovodičov je mimoriadne výrazne závislá od nečistôt. Touto závislosťou bola, že polovodiče ich urobili v tom, čo sa stali v modernej technike. Existujú darcovské a akceptorové nečistoty. Ak existuje nečistota darcov v polovodičov, ak pridáte arzén v kremíku, je pozorovaný nadbytok elektrónov, polovodič sa nazývan. -Type, v prítomnosti akceptorových nečistôt, ak sa pridávajú indium v \u200b\u200bkremíku, sú pozorované prebytočné otvory, polovodič sa nazýva P-typ p.

Téma Lekcia: "Polovodičové zariadenia. Diódy"

Cieľ a ciele:

Vzdelávacie:

tvorba počiatočnej koncepcie vymenovania, akcie a hlavného majetku polovodičových diód.

Vzdelávacie:

na vytvorenie kultúry duševnej práce je rozvoj osobných vlastností vytrvalosť, oddanosť, tvorivá činnosť, nezávislosť.

Rozvoj:

vzdelávanie na použitie vlastností jednostrannej vodivosti.

Značky Technické vybavenie:

zŠETRIETNOSTI, Počítač, Interaktívna doska, Prevedenie na tému

Cestovný kurz:

1. Organizačný moment:

(Úloha: Vytvorenie priaznivého psychologického postoja a aktivácie pozornosti).

2. Príprava na opakovanie a zovšeobecnenie prešiel materiál

Čo je elektrický prúd.

Sila prúdu, merania.

p. \\ t – n. prechod.

Polovodiče.

Hlásenie tém a cieľov tried.

Polovodiče. Diódy.

Vysvetlenie vyhliadok.

Ak chcete študovať modernú elektroniku, je potrebné v prvom rade poznať zásady zariadenia a fyzického základu dielo polovodičových zariadení, ich vlastností a parametrov, ako aj najdôležitejších vlastností, ktoré určujú možnosť ich uplatňovania v elektronických zariadeniach.

Použitie polovodičových zariadení poskytuje obrovské úspory vo výdavkoch elektrickej energie napájania a umožňuje výrazne znížiť veľkosť a hmotnosť zariadenia. Minimálna sila pre výživu elektronika Je to 0,1 W, a pre tranzistor to môže byť 1MKW, t.j. 100 000 krát menej.

3. Hlavná fáza.

Nový materiál

Všetky látky nachádzajúce sa v prírode, v ich elektricky vodivých vlastnostiach sú rozdelené do troch skupín:

Vodiče

izolátory (dielektrika),

polovodiče

Polovodiče označujú oveľa viac látok ako vodičov a izolátorov. Pri výrobe rádiofólov, 4 valencia Germanium GE a Silicon Si získali najväčšiu distribúciu.

Elektrický polovodičový prúd je spôsobený pohybom voľných elektrónov a takzvaných "diery".

Voľné elektróny, ktoré opustili svoje atómy, vytvárajú N-vodivosť (n - prvé písmeno latinského slova negativus je negatívne). Otvory sú vytvorené v polovodičovej P - vodivosti (p - prvé písmeno latinského slova pozitívne).

V čistým vodičom je počet voľných elektrónov a otvorov rovnako.

Pridaním nečistôt, môžete získať polovodič, s prevahou elektronickej alebo diery vodivosti.

Najdôležitejšou vlastnosťou P- a N-Semiconductors je jednostranné vedenie v mieste hroty. Tento hrot sa nazýva prechod P-N.

V 4. VOĽNOM CRYSTOVEJ Nemecko (Silicon) pridajte 5 valence Arsenic (Antimón), potom dostaneme n - vodič.

Pri pridávaní 3 Valence India získame r - vodič.

Keď je "plus" zdroja pripojený k R-oblasti, hovoria, že prechod je zapnutý v smere dopredu, a keď je mínus aktuálneho zdroja pripojený k R-oblasti, prechod je zapnutý v opačnom smere.

Jednosmerná vodivosť P a N prechodu je základom pôsobenia polovodičových diód, tranzistorov atď.

Mať myšlienku polovodiča, teraz pokračovať do štúdie diódy.

Predpona "DI" znamená dva, čo ukazuje dve susedné zóny rôznych vodivosti.

Ventil na pneumatiky na bicykli (nipel). Vzduch cez to môže prejsť iba v jednom smere - vo vnútri fotoaparátu. Ale je tu elektrický ventil. Táto dióda je polovodičový detail s dvoma závermi drôtu z oboch koncov.

Podľa dizajnu, polovodičové diódy môžu byť lietadlo alebo bod.

Plane diódy majú veľkú plochu prechodu elektrónového otvoru a používajú sa v reťazci, v ktorých veľké prúdy prúdu.

Bodové diódy sa vyznačujú malým priestorom prechodu elektrón-otvoru a používajú sa v reťazcoch s malými prúdmi.

Podmienené grafické označenie diódy. Trojuholník zodpovedá R- oblasti a nazýva sa anóda a priamka, nazývaná katóda, predstavuje N-oblasť.

V závislosti od účelu diódy môže mať ďalšie znaky.

Hlavné parametre, pre ktoré sú diódy charakterizované.

Priamy diódový prúd.

Reverzný diódový prúd.

Upevňovací materiál.

Zmena polarity pripojenia napájania v reťazci obsahujúcom polovodičovú diódu.

Spojíme batériu 3336L a žiarovku MN3,5 - 0,28 (na napätie 3,5V a 0,28A) a pripojte tento reťazec na zliatinovú diódu z radu D7 alebo D226 tak, aby dióda mohla byť priamo alebo cez svetlo Žiarovka a pozitívna katóda je negatívne napätie batérie (obr. 3, obr. 4). Svetlo by malo spaľovať s úplným draslíkom. Potom zmeníme polaritu spojenia okruhu "Batéria - žiarovka" na zadnú stranu (obr. 3, obr. 4). Ak je dióda dobrá - svetlo nie je osvetlené. V tomto experimente sa žiarovka vystupuje dvojitá funkcia: slúži ako aktuálny indikátor v reťazci a obmedzuje prúd v tomto reťazci na 0,28A, čím chráni diódu z preťaženia. Môžete zahrnúť Milliammmeter pre prúd 300 ... 500mA, ktorý by opravil priamy a reverzný prúd cez diódu, môže byť súčasťou batérie a žiarovky.

4. Ovládanie moment:

Nakreslite schému elektrického obvodu, ktorý sa skladá zo zdroja DC, mikromotorov, 2 diód, takže použitie spínačov na zmenu otáčania mikromotorického rotora.

Určite póly akumulátora pre vreckové svetlo pomocou polovodičovej diódy.

Nezávisle preskúmajte vodivosť diódy na demonštračný stojan. Štúdium jednostrannej vodivosti diódy.

5. Otče:

hodnotenie úspechu pri dosahovaní úloh tried (ako pracoval, že sa naučili alebo naučili)

6. Reflexný moment:

určenie účinnosti a užitočnosti tried prostredníctvom sebahodnotenia žiakov.

7. Informačný bod:

definícia perspektívy nasledujúcej lekcie .

8. domáce úlohy

Na zabezpečenie prijatého materiálu premýšľať o nasledujúcich úlohách a priniesť ich riešenie:

Ako chrániť rádiové zariadenia z koláčov na použitie polovodičovej diódy?

K dispozícii elektrický obvod, ktorá obsahuje štyri postupne spojené prvky - dve žiarovky A a B a dva spínače A a B. V tomto prípade každý spínač svieti len jeden, len "jeho" žiarovka. Aby sa rozsvieti oba žiarovky, musíte v rovnakom čase zatvoriť obe spínače.

Plánujte abstraktné lekcie práce.

Trieda 9.

Časť Topic: Elektronika a elektronika. (3 hodiny)
Téma Lekcia №27: Semiconductor zariadenia.

Účel: Oboznámte sa s polovodičovými zariadeniami.

Počas tried:
1. Organizačná časť 3 min.
pozdrav.
b) Detekcia chýbajúceho.
c) opakovanie prijatého materiálu.
d) Vyhlásenie o lekcii. Zaznamenajte tému lekcie v notebookoch.
e) prináša študentom cieľov a plán lekcie.

2. Príjem materiálu prešiel -7 min.

Čo patrí k hlavným typom elektrických prác?

Aké sú vodivé materiály?

Použitie vodivých materiálov?

3. Zvýšený nový materiál 10 min.

Polovodičové zariadenia Zariadenia, ktorých akcia je založená na používaní polovodičových vlastností

Medzi polovodičové zariadenia patria :

Integrálne schémy (lupienky)

Polovodičové diódy (vrátane variaps, stabilizánov, \\ t schottki diódy),

Tyristory, fototristory,

Tranzistory

Nabíjacie zariadenia,

Polovodičové mikrovlnné rúry (GANN Diodes, Avalanche-Span Diodes), \\ t

Optoelektronické zariadenia (fotorezistory, fotodiodes, solárne prvky, detektory jadrového žiarenia, LED diódy, polovodičové lasery, elektroluminiscenčné žiariče),

Termistory, Hall Sensors.

Základný Materiály na výrobu polovodičových zariadení sú silikónové (Si), karbid kremíka (SIIS), gallium zlúčeniny a India.

Elektrická vodivosť Polovodivá závisia od prítomnosti nečistôt a vonkajších energetických účinkov (teplota, žiarenie, tlak atď.). Prúdové toky sú spôsobené dvoma typmi nosičov nabitia - elektróny a otvory. V závislosti od chemického zloženia sa čistá a nečistoty polovodičov líšia.

Polovodiče

4. Praktická práca počas 18 minút.
Jednou zo spôsobov takejto inšpekcie je meranie odolnosti voči odporu medzi výstupmi vysielača a kolektora pri pripájaní základne s kolektorom a pri pripájaní základne s emitorom. V tomto prípade je zdrojom výkonu kolektora odpojený od diagramu. S pracovným tranzistorom v prvom prípade, mierna odolnosť bude ukázať malý odpor v druhom - asi niekoľko sto tisíc alebo desiatok tisíc.

Polovodič dióda - polovodičové zariadenie s jedným elektrickým prechodom a dvoma závermi (elektródy). Na rozdiel od iných typov diód je zásada pôsobenia polovodičovej diódy založená na fenoméne prechodu P-N.

Testovacie polovodičové diódy

Pri testovaní diód s AMM by sa mali použiť nižšie merania. Pri kontrole dobrej diódy bude odpor v priamom smere niekoľko stoviek ohmov, v opačnom smere - nekonečne veľká rezistencia. Ak je porucha AMM diódy ukazuje odpor v blízkosti 0 alebo medzeru s diódovým testom. Odolnosť prechodov v priamych a opačných smeroch pre Nemecko a silikónové diódy je odlišné.

5. Výsledná lekcia 2 min.
6. Čistiace úlohy počas 5 minút.