Приблизний план-конспект першого уроку. План-конспект навчального заняття (технологічна карта) на тему: «Електричний струм в напівпровідниках Конспект уроку напівпровідники застосування напівпровідників

УРОК 10/10

Тема. Електричний струм в напівпровідниках

Мета уроку: сформувати уявлення про вільні носіях електричного заряду в напівпровідниках і про природу електричного струму в напівпровідниках.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

контроль знань		1. Електричний струм в металах. 2. Електричний струм в електролітах. 3. Закон Фарадея для електролізу. 4. Електричний струм в газах
демонстрації		Фрагменти відеофільму «Електричний струм в напівпровідниках»
Вивчення нового матеріалу		1. Носії зарядів в напівпровідниках. 2. Домішкова провідність напівпровідників. 3. Електронно-дірковий перехід. 4. Напівпровідникові діоди і транзистори. 5. Інтегральні мікросхеми
Закріплення вивченого матеріалу		1. Якісні питання. 2. Вчимося вирішувати завдання

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Питомі опору напівпровідників при кімнатній температурі мають значення, які перебувають в широкому інтервалі, т. Е. Від 10-3 до 107 Ом · м, і займають проміжне положення між металами і діелектриками.

Ø Напівпровідники - речовини, питомий опір яких дуже швидко зменшується з підвищенням температури.

До напівпровідників відносяться багато хімічні елементи (бор, кремній, германій, фосфор, миш'як, селен, телур та ін.), величезна кількість мінералів, сплавів і хімічних сполук. Майже всі неорганічні речовини навколишнього нас світу - напівпровідники.

За досить низьких температур і відсутності зовнішніх впливів (наприклад, освітлення або нагрів) напівпровідники не проводять електричний струм: при цих умовах все електрони в напівпровідниках є пов'язаними.

Однак зв'язок електронів зі своїми атомами в напівпровідниках не такий міцний, як в діелектриках. І в разі підвищення температури, а так само за яскравого освітлення деякі електрони відриваються від своїх атомів і стають вільними зарядами, тобто можуть переміщатися по всьому зразком.

Завдяки цьому в напівпровідниках з'являються негативні носії заряду - вільні електрони.

Ø Провідність напівпровідника, обумовлена \u200b\u200bрухом електронів, називають електронною.

Коли електрон відривається від атома, позитивний заряд цього атома стає некомпенсованим, тобто в цьому місці з'являється зайвий позитивний заряд. Цей позитивний заряд називають «діркою». Атом, поблизу якого утворилася дірка, може відібрати пов'язаний електрон у сусіднього атома, при цьому дірка переміститься до сусіднього атома, а атом, в свою чергу, може «передати» дірку далі.

Таке «естафетному» переміщення пов'язаних електронів можна розглядати як переміщення дірок, тобто позитивних зарядів.

Ø Провідність напівпровідника, обумовлена \u200b\u200bрухом дірок, називають доречний.

Таким чином, відмінність доречний провідності від електронної полягає в тому, що електронна провідність обумовлена \u200b\u200bпереміщенням в напівпровідниках вільних електронів, а діркова - переміщенням пов'язаних електронів.

Ø У чистому напівпровіднику (без домішок) електричний струм створює однакову кількість вільних електронів і дірок. Таку провідність називають власною провідністю напівпровідників.

Якщо додати в чистий розплавлений кремній незначна кількість миш'яку (приблизно 10-5%), після затвердіння утворюється звичайна кристалічна решітка кремнію, але в деяких вузлах решітки замість атомів кремнію будуть перебувати атоми миш'яку.

Миш'як, як відомо, пятивалентного елемент. Чотірівалентні електрони утворюють парні електронні зв'язку з сусідніми атомами кремнію. П'ятому ж валентному електрону зв'язку не вистачить, при цьому він буде слабо пов'язаний з атомом миш'яку, який легко стає вільним. В результаті кожен атом домішки дасть один вільний електрон.

Ø Домішки, атоми яких легко віддають електрони, називаються донорними.

Електрони з атомів кремнію можуть ставати вільними, утворюючи дірку, тому в кристалі можуть одночасно існувати і вільні електрони і дірки. Однак вільних електронів у багато разів буде більше, ніж дірок.

Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є електрони, називають напівпровідниками n-типу.

Якщо в кремній додати незначну кількість тривалентного індію, то характер провідності напівпровідника зміниться. Оскільки індій має три валентних електрони, то він може встановити ковалентний зв'язок тільки з трьома сусідніми атомами. Для установки зв'язку з четвертим атомом електрона не вистачить. Індій «позичить» електрон у сусідніх атомів, в результаті кожен атом Індія утворює одне вакантне місце - дірку.

Ø Домішки, які «захоплюють» електрони атомів кристалічної решітки напівпровідників, називаються акцепторними.

У разі акцепторной домішки основними носіями заряду при проходженні електричного струму через напівпровідник є дірки. Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є дірки, називають напівпровідниками р-типу.

Практично всі напівпровідники містять і донорні, і акцепторні домішки. Тип провідності напівпровідника визначає домішка з більш високою концентрацією носіїв заряду - електронів і дірок.

Отже, через кордон розділу напівпровідників n-типу і р-типу електричний струм йде тільки в одному напрямку - від напівпровідника p-типу до напівпровідника n-типу.

Це використовують в пристроях, які називають діодами.

Напівпровідникові діоди використовують для випрямлення змінного струму напрямку (такий струм називають змінним), а також для виготовлення світлодіодів. Напівпровідникові випрямлячі мають високу надійність і тривалий термін використання.

Широко застосовують напівпровідникові діоди в радіотехнічних пристроях: радіоприймачах, відеомагнітофонах, телевізорах, комп'ютерах.

Ще більш важливим застосуванням напівпровідників став транзистор. Він складається з трьох шарів напівпровідників: по краях розташовані напівпровідники одного типу, а між ними - тонкий шар напівпровідника іншого типу. Широке застосування транзисторів обумовлено тим, що з їх допомогою можна посилювати електричні сигнали. Тому транзистор став основним елементом багатьох напівпровідникових приладів.

Напівпровідникові діоди і транзистори є «цеглинками» дуже складних пристроїв, які називають інтегральними мікросхемами.

Мікросхеми «працюють» сьогодні в комп'ютерах і телевізорах, в мобільних телефонах і штучних супутниках, в автомобілях, літаках і навіть у пральних машинах. Інтегральну схему виготовляють на платівці кремнію. Розмір пластинки - від міліметра до сантиметра, причому на одній такій платівці може розміщуватися до мільйона компонентів - крихітних діодів, транзисторів, резисторів і т. Ін.

Важливими перевагами інтегральних схем є висока швидкодія і надійність, а також низька вартість. Саме завдяки цьому на основі інтегральних схем і вдалося створити складні, але доступні багатьом прилади, комп'ютери і предмети сучасної побутової техніки.

Питання до учнів ЗА ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ВИКЛАДЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. Які речовини можна віднести до напівпровідникових?

2. Рухом яких заряджених частинок створюється струм в напівпровідниках?

3. Чому опір напівпровідників дуже сильно залежить від наявності домішок?

4. Як утворюється p -n-перехід? Яка властивість має p -n-перехід?

5. Чому вільні носії зарядів не можуть пройти крізь p -n-перехід напівпровідника?

другий рівень

1. Після введення в германій домішки миш'яку концентрація електронів провідності збільшилася. Як змінилася при цьому концентрація дірок?

2. За допомогою якого досвіду можна переконатися в однобічній провідності напівпровідникового діода?

3. Чи можна отримати р-n-перехід, виконавши вплавлення олова в германій або кремній?

Закріплення ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Яку провідність (електронну або дірковий) має кремній з домішкою галію? Індію? фосфору? сурми?

2. Яка провідність (електронна або діркова) буде в кремнію, якщо до нього додати фосфор? бор? алюміній? миш'як?

3. Як зміниться опір зразка кремнію з домішкою фосфору, якщо ввести в нього домішка галію? Концентрація атомів Фосфору і Галлія однакова. (Відповідь: збільшиться)

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЬ на уроці

· Напівпровідники - речовини, питомий опір яких дуже швидко знижується з підвищенням температури.

· Провідність напівпровідника, обумовлена \u200b\u200bрухом електронів, називають електронною.

· Провідність напівпровідника, обумовлена \u200b\u200bрухом дірок, називають доречний.

· Домішки, атоми яких легко віддають електрони, називаються донорними.

· Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є електрони, називають напівпровідниками n-типу.

· Домішки, які «захоплюють» електрони атомів кристалічної решітки напівпровідників, називаються акцепторними.

· Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є дірки, називають напівпровідниками р-типу.

· Контакт двох напівпровідників з різними видами провідності має властивості добре проводити струм в одному напрямку і значно гірше в протилежному напрямку, тобто має односторонню провідність.

Рів1 № 6.5; 6.7; 6.15; 6.17.

Рів2 № 6.16; 6.18; 6.24, 6.25.

Рів3 № 6.26, 6.28; 6.29; 6.30.

3. Д: підготуватися до самостійної роботи № 4.

Аукціон з використанням опорних слів як методичний прийом для актуалізації опорних знань, застосування ІКТ, ігрові моменти, що дозволяють поміняти види діяльності на уроці, індивідуальна робота при закріпленні вивченого матеріалу і подальша взаимопроверка виконаних завдань - все це елементи, що роблять звичайний урок трохи цікавіше.

Розробка уроку з фізики

Тема урока: Електричний струм в напівпровідниках.

Мета уроку:

дидактична - Ознайомити учнів з особливим класом речовин - напівпровідниками, ввести поняття власної та домішкової провідності, вивчити залежність електропровідності напівпровідників від температури і наявності домішок.

розвиваюча: Сприяти розширенню кругозору учнів, розвивати здатність до сприйняття та аналізу технічної та наукової інформації, вміння користуватися технічною термінологією.

Виховна: Формувати відповідальне ставлення до набуття знань, навички спілкування і самодисципліни.

МТО уроку: Медіа обладнання, презентація «Електричний струм в напівпровідниках», що містить анімаційне пояснення до досліджуваного матеріалу, картки з ключовими словами, Роздатковий дидактичний матеріал для самостійної роботи.

Міжпредметні зв'язки.Хімія. Теми: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Ковалентний зв'язок.

Тип уроку: Урок засвоєння нових знань на основі наявних.

Методи і прийоми: Аукціон з використанням опорних слів, застосування ІКТ, використання ігрових моментів для створення здоров'я зберігаючих умов, фронтальне опитування, індивідуальна робота, взаимопроверка.

план уроку.

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація опорних знань.

3. Вивчення нового матеріалу.

3.1. Напівпровідники.

3.2. Власна провідність напівпровідників;

3.3. Домішкових провідність;

3.3.1. Донорні домішки;

3.3.2. Акцепторні домішки.

4. Закріплення вивченого матеріалу.

5. Домашнє завдання.

6. Підведення підсумків уроку. Оцінка роботи учнів.

Хід уроку.

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація опорних знань (Опитування в формі аукціону з використанням карток з ключовими словами).

Методика проведення аукціону .

Викладач показує картку з ключовими словами (словом), а учні висловлюються відповідно до заданої теми, не вдаючись у подробиці. Кожна правильна відповідь - бал в скарбничку учня (картка тимчасово залишається у нього для підрахунку балів в подальшому).

Картка. Електричний струм

відповідь. Електричним струмом називається упорядкований спрямований рух вільних заряджених частинок.

картка. Постійний електричний струм.

відповідь. Електричний струм, не змінний ні за величиною, ні за спрямуванням називається постійним струмом.

картка. напрямок постійного струму.

відповідь. За направлення постійного струму прийнято напрямок руху позитивно заряджених частинок, тобто від «+» до «-».

Картка. Умови існування струму

відповідь. Для існування електричного струму необхідна наявність вільних заряджених частинок і сил, які приводили б ці частки в спрямований рух. Наприклад, сили електричного поля.

Картка. Групи речовин по електропровідності.

відповідь. За електропровідності речовини діляться на провідники і діелектрики.

картка. Провідники.

відповідь. Провідники - це речовини, добре проводять струм.

картка. діелектрики

Відповідь. Діелектрики - це речовини, що не проводять струм.

3. Вивчення нового матеріалу в супроводі презентації.

- Записуємо в зошити тему уроку (Слайд 1).

Мотивація до подальшого вивчення теми (слайд 2).

Знайомимося з цілями даного уроку (слайд 3).

Коригуємо свої уявлення про групи речовин по електропровідності (слайд 4).

Записуємо в зошит

За електричної провідності речовини можна розділити на 3 основні групи: провідники, діелектрики, напівпровідники.

Провідники, які добре проводять електричний струм (метали, розчини електролітів, плазма та ін.) Найбільш використовувані провідники - Au, Ag, Cu, Al, Fe.

Діелектрики - речовини, які практично не проводять електричний струм (пластмаси, гума, скло, фарфор, сухе дерево, папір і ін.)

3.1. напівпровідники

Записуємо в зошит.

Напівпровідники - речовини, які проводять струм тільки при певних умовах.

Їх електропровідність залежить від температури, освітленості, наявності домішок(Si, Ge, Se, In, As та ін.).

За електричної провідності вони займають проміжне положення між провідниками і діелектриками (Si, Ge, Se, In, As і ін.) Крім 12 чистих хімічних елементів, напівпровідниками є сірчистий свинець, сірчистий кадмій, закис міді, багато оксиди і сульфіди металів, деякі органічні речовини. Найбільше застосування в техніці мають германій Ge і кремній Si (слайди 4,5,6).

Ще трохи більше півстоліття тому напівпровідники не мали помітного практичного значення. В електротехніці і радіотехніці обходилися виключно провідниками і діелектриками. Але ситуація різко змінилася, коли теоретично, а потім і практично була відкрита можливість управляти електричну провідність напівпровідників.

У чому ж головна відмінність напівпровідників від провідників, і які особливості їх будови дозволили широко використовувати напівпровідникові прилади практично у всіх електронних пристроях?

3.2. власна провідність

Записуємо в зошит.

Провідність чистих напівпровідників називають власноюпровідність .

Ще раз згадуємо умови існування струму. Повторюємо механізм електропровідності металів, акцентуючи увагу на ролі електричного поля (слайд 8).

відповідь учнів

Для існування електричного струму необхідна наявність вільних заряджених частинок і сил, які приводили б ці частки в спрямований рух. Це можуть бути сили електричного поля, яке призводить електрони в впорядкований рух.

Розглянемо провідність напівпровідників на прикладі кремнію Si (слайд 9).

Кремній - чотиривалентність хімічний елемент. Кожен атом кремнію в зовнішньому електронному шарі має по чотири неспарених електрона, які утворюють електронні пари (ковалентні зв'язку) з чотирма сусідніми атомами. Таким чином, в напівпровіднику відсутні вільні заряджені частинки, здатні створювати струм.

Але так буває при звичайних умовах, при невисоких температурах.

- Що станеться, якщо збільшити температуру речовини (слайд 10)?

При збільшенні температури енергія і швидкості руху електронів збільшуються і деякі з них відриваються від своїх атомів, стаючи вільними електронами. Решта вакантні місця з некомпенсованим позитивним зарядом ( віртуальні заряджені частинки), Називають дірками.Під впливом електричного поля електрони і дірки починають упорядкований (зустрічне) рух, утворюючи електричний струм.

Щоб зрозуміти, як же переміщаються дірки (вакантне місце), проводимо гру «Порожній стілець».

Методика проведення гри .

Суть гри полягає в наступному. На одному з рядів за першою партою звільняємо стілець. Це вихідна позиція. Учень, що сидить за другий партою, пересідає на нього. Таким чином, вільний стілець виявляється вже не за першою, а за другий партою. Тепер учень, який сидить за третій партою, займає місце, що звільнилося, і порожнім виявляється стілець за третій партою і т.д. Таким чином, вакантне місце - порожній стілець (в напівпровіднику це дірка) переміщається все далі і далі від першої парти, рухаючись в сторону протилежну руху учасників гри (в напівпровіднику - в сторону, протилежну руху електронів).

Гра допомагає зняти напругу і продовжити подальше успішне вивчення навчального матеріалу.

Записуємо в зошит.

Електричний струм в чистих напівпровідниках створюється вільними електронами і дірками, яких однакова кількість.

Це власна провідність напівпровідників.

При збільшенні температури число вільних електронів і дірок стає більше, провідність напівпровідників зростає, опір зменшується.

Записуємо в зошит.

При збільшенні температури провідність напівпровідників зростає, опір зменшується.

Завдання учням.

Порівняйте і поясніть графіки залежності опору металів і напівпровідників від температури (слайд 11).

Відповіді учнів по слайду.

При збільшенні температури опір металів зростає. Це пояснюється тим, що при збільшенні температури іони в вузлах кристалічної решітки коливаються інтенсивніше, хаотичність руху вільних електронів зростає, і сумарний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу зменшується.

При збільшенні температури опір напівпровідників зменшується. Це пояснюється тим, що при нагріванні напівпровідників в них стає більше вільних носіїв заряду, що призводить до збільшення сили струму, а це рівносильно зменшення опору.

3.3 Домішкова провідність напівпровідників(Слайди 12,13,14).

Власна провідність напівпровідників явно недостатня для технічного застосування напівпровідників. Тому для збільшення провідності в чисті напівпровідники впроваджують домішки (легують), які бувають донорні і акцепторні

Записуємо в зошит

Провідність напівпровідників з додаванням домішок називається примесной провідністю. домішкибувають донорні і акцепторні

3.3.1. донорні домішки.

Миш'як, як відомо, пятивалентного елемент. Чотиривалентність електрони утворюють парні електронні зв'язку з сусідніми атомами кремнію. П'ятому валентному електрону зв'язку не вистачить, при цьому він буде слабо пов'язаний з атомом миш'яку, який легко стає вільним. В результаті кожен атом домішки віддасть один вільний електрон.

Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є електрони, називають напівпровідниками n-типу.

Записуємо в зошит

Домішки, атоми яких легко віддають електрони, називаються донорними (напівпровідникn-типу).

3.3.2. акцепторні домішки

Якщо в кремній додати незначну кількість тривалентного індію, то характер провідності напівпровідника зміниться. Оскільки індій має три валентних електрони, то він може встановити ковалентний зв'язок тільки з трьома сусідніми атомами. Для встановлення зв'язку з четвертим атомом електрона не вистачить. Індій «позичить» електрон у сусідніх атомів, в результаті кожен атом Індія утворює одне вакантне місце - дірку.

У разі акцепторной домішки основними носіями заряду під час проходження електричного струму через напівпровідник є дірки. Напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є дірки, називають напівпровідниками р-типу.

Записуємо в зошит

Домішки, які «захоплюють» електрони атомів кристалічної решітки напівпровідників, називаються акцепторними (напівпровідник р-типу).

4. Закріплення вивченого матеріалу.

4.1. фронтальне опитування (Слайд 16).

Що таке напівпровідники?

Якими частинками створюється струм в напівпровідниках?

Чим домішкових провідність відрізняється від власної провідності?

Для чого легируют чисті напівпровідники?

Що таке напівпровідник р - типу?

Що таке напівпровідник n - типу?

Чому зі збільшенням температури опір напівпровідників падає?

4.2. Самостійна робота за картками.

Встановіть відповідність, які фізичні терміни і вислови необхідні для розповіді за темами «Електричний струм в металах», «Електричний струм газах», «Електричний струм в розчинах електролітів», «Електричний струм в напівпровідниках»?

Умова: при виконанні роботи виправлення не допускаються .

Метали Гази Розчини електролітів Напівпровідники

1. Іони, 2. Електрони, 3. Домішки, 4. Дірка, 5. Опір зростає з ростом температури, 6. Рекомбінація, 7. При нагріванні опір зменшується, 8. Провідник, 9. Кристалічні ґрати, 10. Електрична дуга, 11 . Самостійний розряд, 12. Вогні святого Ельма, 13. Донорно, 14. Діелектрик, 15. Електронне хмара, 16. Вакуумний діод, 17. Газорозрядна трубка, 18. Акцепторна, 19. Власна провідність, 20. Вакуум, 21. Надпровідність, 22. Іонізація, 23. Електролітична дисоціація, 24. Електроди, 25.Електроліз, 26. Кінескоп, 27. Гальванопластика.

Після виконання завдання учні обмінюються картками і перевіряють один одного, роблячи виправлення, Оцінюючи роботу товариша.

Потім роботи перевіряються ще раз за допомогою ключа і передаються викладачеві.

Ключ до завдання

Метали - 1, 2, 5, 8, 9, 21.

Гази - 1,2,6,7,10,11,12,14,17,22.

Розчини електролітів - 1,6,7,23,24,25,27.

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

5. Домашнє завдання:

1. Підготувати порівняльну таблицю «Електричний струм в різних середовищах».

2. Підготувати повідомлення «Перше практичне застосування напівпровідникових термоелементів в роки ВВВ »(« Партизанський казанок ») - за бажанням.

6. Підведення підсумків. Оцінка роботи учнів.

Використана література

Фізика: Учеб. для 10 кл. загальноосвіт. установ / Г.Я.Мякішев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотскій-- 12- е изд. : Просвещение, 2010. - 336 с.,: Іл.-ISBN 5-01 011578-8.

Електронний підручник «Відкрита фізика», Физикон

Пояснює особливості.

Напівпровідники - речовини, здатні, як проводити електричний струм, так і перешкоджати його проходженню. Це велика група речовин, які застосовуються в радіотехніці (германій, кремній, селен, а так само всілякі сплави і хімічні з'єднання н-р окис міді). Майже всі речовини навколишнього нас світу є напівпровідниками. Найпоширенішим в природі напівпровідником є кремній, що становить за приблизними підрахунками майже 30% земної кори. Для виготовлення напівпровідникових приладів використовують в основному тільки кремній і германій. (Знайдіть їх в таблиці Д. І. Менделєєва - Додаток 2). Яку валентність вони мають (в таблиці Д. І. Менделєєва знайдіть номер стовпця в якому вони знаходяться)?

За своїми електричними властивостями напівпровідники займають середнє місце між провідниками і непроводниками електричного струму. Запишіть в зошит визначення що таке напівпровідник.

Розглянемо наступні три досвіду (демонстрація або плакати)

Перший досвід: нагрівання напівпровідника

Подивіться, що відбувається при збільшенні температури? Опір буде зменшуватися при збільшенні температури?

Який висновок можна зробити?

Електропровідність напівпровідників сильно залежить від навколишньої температури. При дуже низькій температурі, близькій до абсолютного нуля (-273), напівпровідники не проводять електричний струм, а з підвищенням температури, їх опірність току зменшується. На основі цього були створені термоелектричні прилади.

Термістори.У напівпровідниках електричний опір дуже сильно залежить від температури. Це властивість використовують для вимірювання температури за силою струму в ланцюзі з напівпровідником. Такі прилади називають термісторами або терморезисторами.

Термістори - одні з найпростіших напівпровідникових приладів. Випускають термістори у вигляді стрижнів, трубок, дисків, шайб і намистин розміром від кількох мікрометрів до кількох сантиметрів.

Діапазон вимірюваних температур більшості термісторів лежить в інтервалі від 170 до 570 К. Але існують термістори для вимірювання як дуже високих (приблизно 1300 К), так і дуже низьких (приблизно 4 - 80 К) температур. Термістори застосовуються для дистанційного вимірювання температури, протипожежної сигналізації і т. Д.

Другий досвід: Освітлення світлом напівпровідника

Подивіться, що відбувається при збільшенні освітленості?

Який висновок можна зробити?

Якщо на напівпровідник навести світло, то його електропровідність починає збільшуватися. Використовуючи цю властивість напівпровідників були створені фотоелектричні прилади. Також напівпровідники здатні перетворювати енергію світла в електричний струм, наприклад, сонячні батареї.

Фоторезистори.Електрична провідність напівпровідників овишается не тільки при нагріванні, але і при освітленні.

Можна помітити, що при висвітленні напівпровідника сила струму в ланцюзі помітно зростає. Це вказує на збільшення провідності (зменшення опору) напівпровідників під дією світла. Даний ефект не пов'язаний з нагріванням, так як може спостерігатися і при незмінній температурі.

Електрична провідність зростає внаслідок розриву зв'язків і утворення вільних електронів і дірок за рахунок енергії світла, що падає на напівпровідник. Це явище називають фотоелектричним ефектом.

Прилади, в яких використовують фотоелектричний ефект в напівпровідниках, називають фоторезисторами або фотосопротівленіем. Мініатюрність і висока чутливість фоторезисторів дозволяють використовувати їх в самих різних областях науки і техніки для реєстрації і вимірювання слабких світлових потоків. За допомогою фоторезисторів визначають якість поверхонь, контролюють розміри виробів і т. Д.

Третій досвід: Додавання домішки в напівпровідник

Подивіться, що відбувається?

Який висновок можна зробити?

При введенні в напівпровідник домішок певних речовин їх електропровідність різко збільшується.

Запишемо в зошитвластивості напівпровідників

Електропровідність підвищується при підвищенні температури (терморезистор)

Електропровідність підвищується при освітленні (фоторезистор, сонячні батареї)

Електропровідність підвищується при введенні в напівпровідник деяких домішок. (Полупроволніковий діод)

Властивості напівпровідників залежать від їх внутрішньої будови.Розглянемо кремній - четирехвадентний елемент (показати тривимірну модель) т. Е. У зовнішній оболонці атома є чотири електрона, слабо пов'язані з ядром. Число найближчих сусідів кожного атома кремнію також дорівнює чотирьом.

Взаємодія пари сусідніх атомів здійснюється за допомогою парноелектронную зв'язку, званої ковалентним зв'язком. В освіті зв'язку з цим від кожного атома бере участь по одному валентному електрону. Атоми розташовані так близько один до одного, що їх валентні електрони утворюють єдині орбіти, що проходять навколо сусідніх атомів, тим самим пов'язуючи атоми в єдине ціле речовина.

Зарісуем картинку в зошит. (Малюнок на дошці)Студенти виконують такий же малюнок в зошиті. Додамо більше сусідніх атомів.

При нагріванні кремнію кінетична енергія частинок підвищується, і настає розрив окремих зв'язків. Деякі електрони стають вільними і переміщаються між вузлами решітки, утворюючи електричний струм. Провідність напівпровідників, зумовлену наявністю у них вільних електронів, називають, електронну провідність. При розриві зв'язку утворюється вакантне місце з відсутньою електроном - дірка.

При низьких температурах зв'язки не розриваються, тому кремній при низьких температурах не проводить електричний струм.

Провідність чистих напівпровідників, без домішок (власна провідність) здійснюється переміщенням вільних електронів (електронна провідність) і переміщенням пов'язаних електронів на вакантні місця парноелектронних зв'язків (діркова провідність). Провідність напівпровідників надзвичайно сильно залежить від домішок. Саме ця залежність зробила напівпровідники тим, чим вони стали в сучасній техніці. Розрізняють донорні і акцепторні домішки. При наявності донорної домішки в напівпровіднику, якщо в кремній додати миш'як, спостерігається надлишок електронів, напівпровідник називаєтьсяn -типу, при наявності акцепторних домішок, якщо в кремній додати індій, спостерігається надлишок дірок, напівпровідник називається р-типу.

Тема уроку: "Напівпровідникові прилади. Діоди"

Мета і завдання заняття:

освітні:

формування початкового поняття про призначення, дії і основному властивості напівпровідникових діодів.

виховні:

сформувати культуру розумової праці, розвиток якостей особистості - наполегливість, цілеспрямованість, творчу активність, самостійність.

Розвиваючі:

навчання застосуванню властивості односторонньої провідності.

Матеріально технічне оснащення уроку:

робочі зошити, комп'ютер викладача, інтерактивна дошка, прзентація на тему

Хід заняття:

1. Організаційний момент:

(Задача: створення сприятливого психологічного настрою і активація уваги).

2. Підготовка до повторення і узагальнення пройденого матеріалу

Що таке електричний струм.

Сила струму, одиниці виміру.

p – n перехід.

Напівпровідники.

Повідомлення теми і мети заняття.

Напівпровідники. Діоди.

Пояснення перспективи.

Щоб вивчити сучасну електроніку, треба, перш за все, знати принципи пристрою і фізичні основи роботи напівпровідникових приладів, їх характеристики і параметри, а також найважливіші властивості, що визначають можливість їх застосування в електронній апаратурі.

Використання напівпровідникових приладів дає величезну економію у витрачанні електричної енергії джерел живлення і дозволяє у багато разів зменшити розміри і масу апаратури. Мінімальна потужність для живлення електронної лампи становить 0,1 Вт, а для транзистора вона може бути 1мкВт, тобто в 100000 разів менше.

3. Основний етап.

новий матеріал

Всі речовини, що зустрічаються в природі, за своїми електропровідним властивостям діляться на три групи:

провідники,

ізолятори (діелектрики),

напівпровідники

До напівпровідників відноситься набагато більше речовин, ніж до провідників і ізоляторів. У виготовленні радіоприладів найбільшого поширення набули 4-х валентні германій Ge і кремній Si.

Електричний струм напівпровідників обумовлюється рухом вільних електронів і так званих "дірок".

Вільні електрони, які покинули свої атоми, створюють n- провідність (n - перша буква латинського слова negativus - негативний). Дірки створюють в напівпровіднику р - провідність (р - перша буква латинського слова positivus- позитивний).

У чистому провіднику число вільних електронів і дірок однаково.

Додаючи домішки, можна отримати напівпровідник з переважанням електронної або доречнийпровідністю.

Найважливіша властивість р- і n- напівпровідників - односторонняяя провідність в місці спайки. Ця спайка називається p-n переходом.

У 4-х валентний кристал германію (кремнію) додати 5-ти валентний миш'як (сурму) то отримаємо n - провідник.

При додаванні 3-х валентного індію, отримаємо р - провідник.

Коли "плюс" джерела з'єднаний з р- областю, кажуть що перехід включений в прямому напрямку, а коли мінус джерела струму з'єднаний з р- областю, перехід включений в зворотному напрямку.

Одностороння відмова провідність р і n переходу є основою дії напівпровідникових діодів, транзисторів і ін.

Маючи уявлення про полупроводнике, тепер приступимо до вивчення діода.

Приставка "ді" - означає два, яка вказує на дві сусідні зони різної провідності.

Вентиль велосипедної шини (ніпель). Повітря через нього може проходити лише в одному напрямку - усередину камери. Але існує і електричний вентиль. Це діод - напівпровідникова деталь з двома дротяними висновками з обох кінців.

За конструкцією напівпровідникові діоди можуть бути площинними або точковими.

Площинні діоди мають велику площу електронно діркового переходу і застосовуються в ланцюгах, в яких протікають великі струми.

Точкові діоди відрізняються малою площею електронно-діркового переходу і застосовуються в ланцюгах з малими струмами.

Умовно-графічне позначення діода. Трикутник відповідає р- області і називається анодом, а прямолінійний відрізок, називається катодом, являє n- область.

Залежно від призначення діода його УДО може мати додаткові символи.

Основні параметри, за якими характеризуються діоди.

Прямий струм діода.

Зворотний струм діода.

Закріплення матеріалу.

Зміна полярності підключення джерела живлення в ланцюзі, що містить напівпровідниковий діод.

З'єднуємо послідовно батарею 3336Л і лампочку розжарювання МН3,5 - 0.28 (на напругу 3.5В і струм напруження 0.28А) і підключаємо цей ланцюг до сплавного діода з серії Д7 або Д226 так, щоб на анод діода безпосередньо або через лампочку подавалося позитивне, а на катод - негативна напруга батареї (рис 3, рис.4). Лампочка повинна горіти повним напруженням. Потім змінюємо полярність підключення ланцюга "батарея - лампочка" на зворотну (рис. 3, рис.4). Якщо діод справний - лампочка не горить. У цьому досвіді лампочка розжарювання виконує подвійну функцію: служить індикатором струму в ланцюзі і обмежує струм в цьому ланцюгу до 0.28А, тим самим захищаючи діод від перевантаження. Послідовно з батареєю і лампочкою розжарювання можна включити ще міліамперметр на струм 300 ... 500мА, який би фіксував прямий і зворотний струм через діод.

4.Контрольний момент:

Накресліть схему електричного кола, що складається з джерела постійного струму, мікродвигуна, 2-х діодів, так, щоб за допомогою вимикачів змінювати напрямок обертання ротора мікродвигуна.

Визначте полюса батареї для кишенькового ліхтаря за допомогою напівпровідникового діода.

Самостійно вивчіть провідність діода на демонстраційному стенді. Вивчення односторонньої провідності діода.

5.Ітоговий момент:

оцінка успішності в досягненні завдань заняття (як працювали, що дізналися або засвоїли)

6. Рефлективний момент:

визначення результативності та корисності заняття через самооцінку вихованців.

7. Інформаційний момент:

визначення перспектив наступного заняття .

8. Домашнє завдання

Для закріплення пройденого матеріалу, подумайте над наступними завданнями і приведіть їх рішення:

Як з використанням напівпровідникового діода захистити радіоапаратуру від переполюсовкі?

є електричний ланцюг, В яку входять чотири послідовно з'єднаних елемента - дві лампочки а й б і два вимикача А і Б. При цьому кожен вимикач запалює тільки одну, тільки "свою" лампочку. Для того, щоб запалити обидві лампочки, потрібно одночасно замкнути обидва вимикача.

План конспект уроку трудового навчання.

клас 9

Тема розділу: Електротехніка та основи електроніки. (3:00)
Тема уроку №27: Напівпровідникові прилади.

мета: Ознайомити з напівпровідниковими приладами.

Хід уроку:
1. Організаційна частина 3 хв.
а) Привітання.
б) Виявлення відсутніх.
в) Повторення пройденого матеріалу.
г) Оголошення теми уроку. Запис теми уроку в зошитах.
д) Доведення до учнів цілей і плану уроку.

2.Повтореніе пройденого матеріалу -7 хв.

Що відноситься до основних видів електромонтажних робіт?

Що являють собою провідникові матеріали?

Застосування провідникових матеріалів?

3.Изучение нового матеріалу 10 хв.

напівпровідниковими приладами називаються прилади, дія яких заснована на використанні властивостей напівпровідникових матеріалів

До напівпровідникових приладів відносяться :

-інтегральна схеми (Мікросхеми)

Напівпровідникові діоди (в тому числі варикапи, стабілітрони, діоди Шотткі),

Тиристори, фототиристори,

транзистори,

Прилади з зарядовим зв'язком,

Напівпровідникові СВЧ-прилади (діоди Ганна, лавинно-пролітні діоди),

Оптоелектронні прилади (фоторезистори, фотодіоди, сонячні елементи, детектори ядерних випромінювань, світлодіоди, напівпровідникові лазери, електролюмінісцентні випромінювачі),

Терморезистори, датчики Холла.

основними матеріалами для виробництва напівпровідникових приладів є кремній (Si), карбід кремнію (siс), з'єднання галію і індію.

електропровідність напівпровідників залежить від наявності домішок і зовнішніх енергетичних впливів (температури, випромінювання, тиску і т.д.). Протікання струму обумовлюють два типи носіїв заряду - електрони і дірки. Залежно від хімічного складу розрізняють чисті і домішкові напівпровідники.

напівпровідники

4.Практіческая робота 18 хв.
Один із способів такої перевірки - вимір омметром опору між висновками емітера і колектора при з'єднанні бази з колектором і при з'єднанні бази з емітером. При цьому джерело колекторного живлення відключається від схеми. При справному транзисторі в першому випадку омметр покаже малий опір, у другому - близько кількох сотень тисяч або десятків тисяч ОМ.

напівпровідниковий діод - напівпровідниковий прилад з одним електричним переходом і двома виводами (електродами). На відміну від інших типів діодів, принцип дії напівпровідникового діода грунтується на явищі p-n-переходу.

Тестування напівпровідникових діодів

При тестуванні діодів за допомогою АММ слід використовувати нижні пре- дели вимірювань. При перевірці справного діода опір в прямому направ лении складе кілька сотень Ом, в зворотному напрямку - нескінченно великий опір. При несправності діода АММ покаже в обох направ леніях опір близьке до 0 або розрив при пробої діода. Опір переходів в прямому і зворотному напрямках для германієвих і кремнієвих діодів різне.

5. Підсумок уроку 2 хв.
6. Прибирання робочих місць 5 хв.