Розробка уроку з фізики на тему "електричний струм в напівпровідниках". Урок фізики на тему "Напівпровідники. Електричний струм через контакт напівпровідників p-n типів. Напівпровідниковий діод. Транзистори" Відкритий урок з фізики напівпровідників

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Міністерство науки і освіти

Кафедра "ІІВТ"

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

До курсової роботи

Організація і методика виробничого навчання на уроках: Матеріалознавство і електрорадіоматеріали

На тему: Напівпровідникові матеріали

Вступ

I . У сучасній техніці дуже широко застосовуються метали і сплави, а також електротехнічні матеріали. Сучасне радіоелектронне приладобудування досягло такого етапу розвитку коли важливими параметрами приладів залежать не стільки від схемних рішень, Скільки від використаних електрорадіоматеріали і досконалість технологічних процесів їх виготовлення. Предмет матеріалознавство складається з п'яти розділів. Перший розділ називається загальні відомості про металах і сплавах.

Метал - це тверда речовина.

Сплав - це з'єднання 2-х і більше хімічних елементів

Компонент - це речовини складові сплав.

II. Провідникові матеріали - це матеріали які володіють малою питомою опором.

III. діелектричні матеріали

Діелектрики - це ізоляційні матеріали.

IV. Напівпровідникові матеріали - це матеріали які при роботі витрачають мала кількість енергій.

V. Магнітні матеріали - мають властивості притягання.

Конструкційні стали і сплави

Конструкційними називаються стали, призначені для виготовлення деталей машин (машинобудівні сталі), конструкцій та споруд (будівельні стали).

Вуглецеві конструкційні сталі

Вуглецеві конструкційні сталі підрозділяються на сталі звичайної якості і якісні.

стали звичайного якості виготовляють наступних марок Ст0, Ст1, Ст2, ..., Ст6 (зі збільшенням номера зростає вміст вуглецю). Ст4 - вуглецю 0.18-0.27%, марганцю 0.4-0.7%.

З підвищенням умовного номера марки стали зростає межа міцності (в) і плинності (0.2) і знижується пластичність (,). Ст3сп має в \u003d 380490МПа, 0.2 \u003d 210250МПа, \u003d 2522%.

якісні вуглецеві стали виплавляють з дотриманням більш строгих умов щодо складу шихти і ведення плавки і розливання. зміст S<=0.04%, P<=0.0350.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.

Якісні вуглецеві сталі маркують цифрами 08, 10, 15, ..., 85, які вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

низьковуглецевих сталі (З<0.25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. в =330340МПа, 0.2 =230280МПа, =3331%.

середньовуглецеві стали (0.3-0.5% С) 30, 35, ..., 55 застосовують після нормалізації, поліпшення та поверхневої гарту для самих різноманітних деталей у всіх галузях промисловості. Ці сталі в порівнянні з низьковуглецевими мають більш високу міцність при більш низькій пластичності (в \u003d 500600МПа, 0.2 \u003d 300360МПа, \u003d 2116%). У зв'язку з цим їх слід застосовувати для виготовлення невеликих деталей або більших, але не вимагають наскрізної прокаливаемости.

Стали з високим вмістом вуглецю (0.6-0.85% С) 60, 65, ..., 85 мають високу міцність, зносостійкість і пружними властивостями. З цих сталей виготовляють пружини і амортизатори, шпинделі, замкові шайби, прокатні валки і т.д.

Леговані конструкційні стали

Стали, в яких сумарна кількість зміст легуючих елементів не перевищує 2.5%, відносяться до низьколегованих, що містять 2.5-10% - до легованих, і більше 10% до високолегованих (вміст заліза більше 45%).

Найбільш широке застосування в будівництві набули низьколегованісталі, а в машинобудуванні - леговані стали.

Леговані конструкційні стали маркують цифрами та літерами. Двозначні цифри, наведені на початку марки, вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка, букви праворуч від цифри позначають легуючий елемент.

Будівельні низьколеговані стали

Низько легованими називають сталі, що містять не більше 0.22% С і порівняно невелика кількість недефіцитних легуючих елементів: до 1.8% Mn, до 1,2% Si, до 0,8% Cr і інші.

До цих сталей відносяться сталі 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП і багато інших. Стали у вигляді листів, сортового фасонного прокату застосовують в будівництві та машинобудуванні для зварних конструкцій, в основному без додаткової термічної обробки. Низьколеговані низьковуглецевих сталі добре зварюються.

Для виготовлення труб великого діаметру застосовують сталь 17ГС (0.2 \u003d 360МПа, в \u003d 520МПа).

арматурні стали

Для армування залізобетонних конструкцій застосовують вуглеводневу чи низьковуглецевий сталь у вигляді гладких або періодичного профілю стрижнів.

Сталь Ст5сп2 - в \u003d 50Мпа, 0.2 \u003d 300МПа, \u003d 19%.

Стали для холодного штампування

Для забезпечення високої штампуемость ставлення в / 0.2 стали повинно бути 0.5-0.65 при не менше 40%. Штампуемость стали тим гірше, чим більше в ній вуглецю. Кремній, підвищуючи межа плинності, знижує штампуемость, особливо здатність стали до витяжки. Тому для холодного штампування більш широко використовують холоднокатані киплячі стали 08кп, 08Фкп (0.02-0.04% V) і 08Ю (0.02-0.07% Al).

Конструкційні (машинобудівні) Цементовані (нітроцементуемие) леговані стали

Для виготовлення деталей, зміцнюючих цементацією, застосовують (0.15-0.25% С) сталі. Зміст легуючих елементів в сталях не повинно бути занадто високим, але має забезпечити необхідну поверхневого шару і серцевини.

хромисті стали 15Х, 20Х призначені для виготовлення невеликих виробів простої форми, Цементовані на глибину 1.0-1.5мм. Хромисті стали в порівнянні з вуглецевими володіють більш високими властивостями міцності при деякій меншою пластичності в серцевині і кращої міцності в цементованої шарі., Чутлива до перегріву, прокаливаемость невелика.

Сталь 20Х - в \u003d 800МПа, 0.2 \u003d 650МПа, \u003d 11%, \u003d 40%.

хромованадіевой стали. Легування хромової сталі ванадієм (0.1-0.2%) покращує механічні властивості (сталь 20ХФ). Крім того, хромованадіевой стали менш схильні до перегріву. Використовують тільки для виготовлення порівняно невеликих деталей.

Типовий навчальний план

Типовий навчальний план - це документ, призначений для реалізації державних вимог до мінімуму змісту та рівня підготовки випускних навчальних закладів середньо спеціальної освіти. Він визначає загальний перелік дисциплін, і обов'язкові обсяги часу для їх реалізації, види і мінімальну тривалість виробленої практики, приблизний перелік навчальних кабінетів, лабораторій і майстерень. У навчальному плані також передбачається курсове проектування не більше ніж з трьох дисциплін на весь період навчання. Види виробничої практики та їх тривалість визначається відповідно до типової навчальної практики по заданій спеціальності. Графік навчального процесу носить рекомендаційний характер і може бути відкоректований навчальним закладом при обов'язковому дотриманні тривалості теоретичного навчання, екзаменаційних сесій, а також термінів проведення зимових і завершальних навчальний рік літніх канікул (див. Таблицю 1).

ТАБЛИЦЯ 1

Найменування навчального процесу, навчальних дисциплін

Распреде-ня по семестрах

Кількість контроль-них

Кількість годин

Розподіл за курсами і семестрами

іспитів

Курсо-вих проект

Тео-РЕТ. зан.

Лаб.прак заняття

Матеріалознавство і електрорадіо-матеріали

З навчального плану видно, що на предмет "Матеріалознавство і електрорадіоматеріали" всього відводиться 60 годин. З них 44 - теоретичних і 16- практичних. Мінімальна кількість контрольних робіт складає 2 роботи. Є лабораторні заняття. Курсових, курсового проекту, заліку немає. Предмет "Матеріалознавство і електрорадіоматеріали" вивчається на 2 курсі. У 3семестре навчання 18 тижнів, на тиждень по 2 години: 18 * 2 \u003d 36 годин вивчають в 3 семестрі. В 4 семестрі навчання 12 тижнів, на тиждень по 2 години: 12 * 2 \u003d 24 години вивчають за 4 семестр. Разом за 3 і 4 семестр: 36 + 24 \u003d 60 годин, повністю вивчають цей предмет на 2 курсі.

Тематичний план

Тематичний план - є частиною навчальної програми. Навчальна програма - це документ, в якому дається характеристика змісту досліджуваного матеріалу за роками навчання і розділів (тем). Тематичний план складається з розділів, до яких входять теми. Тематичний план розподіляє годинник по розділах із загальної кількості годин. У тематичному плані з предмету "Матеріалознавство і електрорадіоматеріали" в розділі "Провідникові матеріали" відводиться 12 годин.

ТАБЛИЦЯ 2

	Найменування теми	Кількість годин
			теоретичні заняття
	Глава 4. Провідникові матеріали
	Матеріали високої провідності
	Надпровідники і кріопроводники
	електропровідність провідників
	Контрольна робота

Календарно-тематичний план

Календарно-тематичний план -яка планує обліковий документ, його цілями є визначення тематики, тип методу і оснащення уроків по обраному предмету. Складання календарно-тематичного плану є першим кроком створення поурочной систематизації. Вихідним документом тут є навчальна програма. Календарно тематичний план передбачає міжпредметні зв'язки. За відповідності календарно-тематичного плану навчальній програмі орієнтуються на тематичний план при складанні поурочного плану. Календарно-тематичний план (див. Таблицю 3).

Розробка уроку

Вивчаючи навчальну програму, викладач уважно аналізує кожну тему, що дає можливість чітко визначити зміст навчання, встановити міжпредметні зв'язки. На основі навчальної програми складається календарно-тематичний план і вже на основі календарно-тематичного плану складається поурочні плани. При визначенні мети і змісту уроку, яка витікає з навчальної програми, визначається зміст запису, умінь і навичок, які учні повинні засвоїти на даному уроці. Аналізуючи попередні уроки, і встановлюючи в якій мірі вирішені їх завдання, з'ясовують причину недоліків, і на основі цього визначають які зміни необхідно внести в проведення даного уроку. Намічають структуру уроку і час на кожну її частину, формують зміст і характер виховної роботи під час уроку.

план уроку

предмет: Матеріалознавство і електрорадіоматеріали Група 636

Тема:Класифікація та основні властивості

а) навчальна: Ознайомити учнів з поняттями та основними властивостями провідникових матеріалів, розповісти про їх призначень

б) розвиваюча: Розвинути інтерес до матеріалознавства і електрорадіоматеріали

в) виховна: Виробити потреба в самоосвіті

Тип уроку: комбінований

Метод викладу:пошуковий

Наочні посібники: плакат № 1, ПК

час:90 хв.

Хід уроку

I. Вступна частина:

Письмове опитування за двома варіантами + 3 уч-ся біля дошки (додаток 1)

II. Основна частина:

1. Повідомлення мети нової теми

2. Виклад нового матеріалу час 40 хв.

а) Основні поняття

б) Класифікація провідників

в) Сфера застосування

3. Відповіді на питання учнів час 10 хв.

4. Закріплення нового матеріалу час 20 хв.

Письмове опитування по 2 варіантами + 3 уч-ся біля дошки (додаток 2)

III. Заключна частина:час 3 хв.

1. Підбиття підсумків

2. Завдання на будинок: стр. 440 відповіді на питання, самостійно розглянути теми № 2, 3, 4, 5

3. Заключне слово викладача

викладач

Список літератури

1. Лахтін Ю. М., Леонтьєва В. П. Матеріалознавство. - М .: Машинобудування, 1990 г.

2. Технологічні процеси машинобудівного виробництва. За редакцією С. І. Богодухова, В. А Бондаренко. - Оренбург: ОДУ, 1996 г.

прикладна програма1

ПИСЬМОВИЙ ОПИТУВАННЯпо 2-м варіантами

Варіант 1

1 . Що вивчає предмет матеріалознавство.

2. Види металів.

3. Класифікація металів

4. аллотропіческое перетворення

5 . властивості металів

Варіант 2

1. Визначення твердості металів

2. Механічні властивості

3. пластичність

4. витривалість

5. технологічні властивості

Додаток 2

письмове опитування

1 варіант

1. Напівпровідникові матеріали

2. Надпровідники

3. кріопроводники

4. Характеристики напівпровідникових матеріалів

5. Гнучкість матеріалів

2 - варіант

1. Напівпровідникові матеріали.

2. Діелектричні матеріали

3. Пластичність

4. Гнучкість

5. Надпровідники

прикладна програма3

Конспект уроку на тему" провідникові матеріали"

Зростання ролі техніки та технічного знання в житті суспільства характеризується залежністю науки від науково-технічних розробок, що підсилюється технічною оснащеністю, створенням нових методів і підходів, заснованих на технічному способі рішення проблем в різних областях знання, в тому числі і військово-технічному знанні. Сучасне розуміння технічного знання і технічної діяльності зв'язується з традиційним колом проблем і з новими напрямками в техніці і інженерії, зокрема з технікою складних обчислювальних систем, проблемами штучного інтелекту, системотехнікою і ін.

Специфікація понять технічного знання обумовлюється в першу чергу специфікою предмета відображення технічних об'єктів і технологічних процесів. Порівняння об'єктів технічного знання з об'єктами іншого знання показує їхню певну спільність, що поширюється, зокрема, на такі риси, як наявність структурності, системності, організованості і т.д. Такі загальні риси відображаються загальнонауковими поняттями "властивість", "структура", "система", "організація" і т.п. Зрозуміло, загальні риси об'єктів технічного, військово-технічного, природничого та суспільно-наукового знання відображаються такими філософськими категоріями "матерія", "рух", "причина", "слідство" і ін. Загальнонаукові і філософські поняття вживаються і військових і в технічних науках , але не виражають їх специфіки. Разом з тим вони допомагають глибше, повніше осмислити зміст об'єктів технічного, військово-технічного знання та відображають їх понять технічних наук.

Взагалі філософські і загальнонаукові поняття в технічних науках виступають в ролі світоглядних і методологічних засобів аналізу й інтеграції науково-технічного знання.

Технічний об'єкт - це, без сумніву, частина об'єктивної реальності, але частина особлива. Його виникнення і існування пов'язані з соціальною формою руху матерії, історією людини. Це визначає історичний характер технічного об'єкта. У ньому об'єктивуються виробничі функції суспільства, він виступає втіленням знань людей.

Виникнення техніки - це природно-історичний процес, результат виробничої діяльності людини.

Її вихідним моментом є "органи людини". Посилення, доповнення та заміщення робочих органів - соціальна необхідність, реалізована шляхом використання природи і втілення в перетворюються природних тілах трудових функцій.

Формування техніки протікає в процесі виготовлення знарядь, пристосування природних тіл для досягнення мети. І ручне рубило, і стовбур дерева, що виконує функцію моста і т.п. - все це засоби посилення індивіда, підвищення ефективності його діяльності. Природний предмет, що виконує технічну функцію, - це вже в потенції технічний об'єкт. У ньому зафіксована доцільність його пристрою і корисність конструктивних поліпшень за рахунок підробітку його частин.

Практичне виділення конструкції як цілісності свідчить про актуальне існування технічного об'єкта. Її найважливішими властивостями є функціональна корисність, незвичайне для природи поєднання матеріалів, підпорядкованість властивостей матеріалу відношенню між компонентами системи. Технічна конструкція являє собою поєднання компонентів; цей порядок забезпечує як можна більш тривале і ефективне функціонування знаряддя, що виключає його саморуйнування. Компонентом конструкції виступає деталь як вихідна і неподільна для неї одиниця. І, нарешті, за допомогою технічної конструкції спосіб суспільної діяльності досягає технологічності. Технологія - це та сторона суспільної практики, яка представлена \u200b\u200bвзаємодією технічного засобу і перетворюється об'єкта, визначається законами матеріального світу і регулюється технікою.

Технічна практика виявляє себе по відношенню до людини до техніки як до об'єкта, до її частин і їх зв'язків.

Експлуатація, виготовлення і конструювання тісно пов'язані один з одним і являють собою своєрідний розвиток технічної практики. Як об'єкт експлуатації техніка виступає як деяка матеріальна і функціональна цілісність, збереження і регулювання якої - неодмінна умова її використання. Рушійним протиріччям експлуатації є невідповідність між умовами функціонування техніки і її функціональні особливості. Функціональні особливості припускають сталість умов експлуатації, а умови експлуатації мають тенденцію змінюватися.

Подолання цього протиріччя досягається в технології, в знаходженні типових технологічних операцій.

Внутрішнім протиріччям технології є невідповідність між використовуваними природними процесами і потребами в підвищенні її надійності та ефективності. Подолання цього протиріччя досягається в конструюванні більш досконалої техніки, за допомогою якої можна використовувати більш фундаментальні закономірності природи. Техніка не пасивна стосовно технології, засіб впливає на мету.

Нова техніка змінює технологію, технологія сама стає засобом реалізації внутрішніх достоїнств сконструйованої техніки.

У конструюванні з найбільшою повнотою виявляється соціальна сутність технічного об'єкта. У ньому синтезується конструктивна структура відповідно до заданої суспільством виробничої функцією. Техніка утворює умова розвитку суспільства, опосередковує його ставлення до природи, є засобом розв'язання суперечностей між людиною і природою. Технічний об'єкт - носій виробничих, технологічних функцій людини. Без технічного прогресу неможливе досягнення соціальної однорідності суспільства і всебічного розвитку кожного індивіда.

Властивості технічного об'єкта виявляються в технічній практиці іфіксіруются в знанні прийомів експлуатації, виготовлення і вдосконалення техніки. Емпірично знайдені пропорції між частинами технічного засобу і до формування "технічних предметів", щодо стійких відомостей про технічні пристрої, про їх істотних компонентах та властивості. У вигляді таких предметів сформувалися, наприклад, описи підйомнотранспортних механізмів, годин, найважливіших ремесел і матеріалів.

Перехід до машинної техніки, передача робочих знарядь механізмам викликали в житті конструювання технічних пристроїв, що зажадало теоретичної розробки поняття "машина" і одержання різних її ідеалізацій (кінематичної пари, динаміки сил, конструкції).

На формування понять технічної науки впливають закономірності, розкриті в ході вивчення природничих наук, зокрема, теоретичної механіки. Разом з тим слід визнати, що поняття технічної конструкції одержує своє вираження всередині технічного знання. Історично воно формується як система положень про машину, механічної сукупності частин та їх закономірний відношенні, яке забезпечує одержання потрібного ефекту.

Формування технічних дисциплін відбувалося різними шляхами. Технічні дисципліни про двигуни ґрунтуються на результатах природознавства, на знанні законів природи і застосуванні законів фізики до техніки. Прикладний характер носять технічна кінематика, динаміка машин і вчення про деталі машин. Ці дисципліни сформувалися на базі теоретичної механіки і нарисної геометрії, що виразилося в створенні спеціальної мови.

Технічні науки формувалися не тільки шляхом додатка природознавства до техніки, але і шляхом використання багатовікового досвіду техніки, його осмислення і надання йому логічно чіткого виду. Таким шляхом формувалися науки про різні типи машин, матеріалознавство та ін. Перевірені на практиці емпіричні дані цих технічних дисциплін зберігалися і включалися в загальну науку про машини. І до сих пір багато прийомів виготовлення і експлуатації техніки не одержали належного теоретичного обґрунтування.

Формування технічної науки поклало кінець ремісничому відношенню до техніки, коли ті чи інші механізми удосконалювалися вроздріб протягом багатьох десятиліть і навіть століть. Розуміння того, що машина являє собою перетворення руху в форму, потрібну виробництва і в своїй суті складається з кінематичних пар, лягло в основу наукового конструювання різноманітних технічних пристроїв в XIX в.

Зі сказаного видно, що технічна наука досліджує свій об'єкт, хоча вона здатна пояснити функціонування і ремісничих, ручних знарядь праці, які створювалися без наукового обґрунтування. Об'єкт технічної науки формується в процесі виділення істотних і необхідних властивостей техніки, конструювання машини. Машина, її компоненти, відносини між ними, їх композиція, природна основа компонентів і технологічний процес - все це об'єкт технічної науки. Об'єкт технічної науки є джерелом науково-технічного пізнання. Його дослідження дає, зокрема, конструктивні структури та їх елементи. В з структурі фіксується стійкість, повторюваність, необхідність,

закономірність композиції елементів машини. По відношенню до структури компонент машини виступає у вигляді елементу. Уявне отримання елемента структури пов'язано відволіканням від фізичної розмірності і природної основи компонента. В кінцевому рахунку все науково-технічні поняття є відображенням технічного об'єкта.

Поняття "технічний об'єкт" і "об'єкт технічної науки" виконують різну методологічну функцію у філософському аналізі техніки і науково-технічного пізнання. У понятті "технічний об'єкт" фіксується реально змінна в практиці сторона об'єктивного світу. Технічний об'єкт відображається у філософських, суспільних, природних і технічних науках, і кожен раз наука виокремлює властиву їй предметну область. У понятті "об'єкт технічної науки" фіксується предмет технічних наук, їхнє ставлення до об'єктивної реальності. Головним об'єктом технічних наук є машина, так як з її допомогою організується технологічний процес і нею він регулюється. Машина полегшує і заміняє працю людини, служить засобом досягнення мети.

У технічній науці насамперед виділяються дослідження елементів, їх відносин і технічних структур. Для формування предмета технічної науки важливо виділити, описати і пояснити технічні елементи, їхні стосунки і можливі структури, в яких матеріалізуються корисні для суспільства виробничі функції. Але на цьому технічна наука не закінчується. Вона включає в себе правила синтезу нових технічних структур, розрахункові методи і форми проектування.

Правила і норми проектування, графічні та аналітичні методи розрахунку зближують технічну науку з технічною творчістю, проектно-конструкторськими роботами. Предмет технічних наук формується в безпосередній залежності від творчості техніки. У цьому - специфіка технічних наук, які представляють собою засіб вдосконалення техніки, переосмислення природничо-наукових даних, відкриття технологічних методів і винаходу технічних конструкцій.

В якості найважливішого чинника технічної творчості виступають правила, що передбачають досягнення міцності і надійності технічного засобу, зносостійкості і теплостійкості його деталей та ін. Ці правила утворюють рамки конструювання, виключаючи з нього те, що не відповідає виробленим технічною наукою критеріям функціонування машин. На базі правил і норм інженерної діяльності розробляються методи вирішення завдань.

Принципи виступають як передумови діяльності, як її організуючий і спрямовує початок. Таким чином, в предмет технічних наук входять не тільки закономірності технічного об'єкта, а й закономірності технічного проектування, методи, правила, норми і принципи проектування техніки.

Методика проведення уроку.

Заходжу в кабінет №24, вітаюся з учнями.

Починається вступна частина уроку.

I. Вступна частина:

1. Організаційний момент: перевірка по рапортичку час 2 хв.

Перевіряю наявність учнів по рапортичку. На перевірку наявності учнів на уроці відводжу 2 хвилини. Потім роблю опитування домашнього завдання.

2. Перевірка домашнього завдання: час 15 хв.

Опитування

Опитування проводжу у вигляді питань 10 питань. У них входять питання з пройденої теми. На тест відводжу 15 хвилин.

ТЕСТ

1 . Що вивчає предмет матеріалознавство

2. Провідникові матеріали

3. Напівпровідникові матеріали

4. Діелектричні матеріали

5. Лаки

6. Компаунди

7. Клей

8. Міцність

9. Еластичність

10. Пластичність

Конструкційні стали і сплави

Конструкційними називаються стали, призначені для виготовлення деталей машин (машинобудівні сталі), конструкцій та споруд (будівельні стали).

Вуглецеві конструкційні сталі Вуглецеві конструкційні сталі підрозділяються на сталі звичайної якості і якісні.

Стали звичайного якості виготовляють наступних марок Ст0, Ст1, Ст2, ..., Ст6 (зі збільшенням номера зростає вміст вуглецю). Ст4 - вуглецю 0.18-0.27%, марганцю 0.4-0.7%.

Стали звичайного якості, особливо киплячі, найбільш дешеві. Стали відливають у великі злитки, внаслідок чого в них розвинена ізоляція і вони містять порівняно велика кількість неметалічних включень.

З підвищенням умовного номера марки стали зростає межа міцності (sв) і плинності (s0.2) і знижується пластичність (d, y). Ст3сп має sв \u003d 380490МПа, s0.2 \u003d 210250МПа, d \u003d 2522%.

З сталей звичайної якості виготовляють гарячекатаний рядовий прокат: балки, швелери, куточки, прутки, а також листи, труби та поковки. Стали в стані поставки широко застосовують у будівництві для зварних, клепаних і болтових конструкцій.

З підвищенням вмісту в сталі вуглецю зварюваність погіршується. Тому стали Ст5 і Ст6 з більш високим вмістом вуглецю застосовують для елементів будівельних конструкцій, що не піддаються зварюванні.

Якісні вуглецеві сталі виплавляють з дотриманням більш строгих умов щодо складу шихти і ведення плавки і розливання. зміст S<=0.04%, P<=0.0350.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.

Якісні вуглецеві сталі маркують цифрами 08,10,15, ..., 85, які вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

Низьковуглецевих сталі (С<0.25%) 05кп, 08,07кп, 10,10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. sв=330340МПа, s0.2=230280МПа, d=3331%.

Стали без термічної обробки використовують для малонавантажених деталей, відповідальних зварних конструкцій, а також для деталей машин, зміцнюючих цементацією.

Середньовуглецеві стали (0.3-0.5% С) 30,35, ..., 55 застосовують після нормалізації, поліпшення та поверхневої гарту для самих різноманітних деталей у всіх галузях промисловості. Ці сталі в порівнянні з низьковуглецевими мають більш високу міцність при більш низькій пластичності (sв \u003d 500600МПа, s0.2 \u003d 300360МПа, d \u003d 2116%). У зв'язку з цим їх слід застосовувати для виготовлення невеликих деталей або більших, але не вимагають наскрізної прокаливаемости.

Стали з високим вмістом вуглецю (0.6-0.85% С) 60,65, ..., 85 мають високу міцність, зносостійкість і пружними властивостями. З цих сталей виготовляють пружини і амортизатори, шпинделі, замкові шайби, прокатні валки і т.д.

Леговані конструкційні стали

Леговані стали широко застосовують у тракторному і сільськогосподарському машинобудуванні, в автомобільній промисловості, важкому і транспортному машинобудуванні в меншій мірі в верстатобудуванні, інструментальної та інших видах промисловості. Це стали застосовують для важко навантажених металоконструкцій.

Стали, в яких сумарна кількість зміст легуючих елементів не перевищує 2.5%, відносяться до низьколегованих, що містять 2.5-10% - до легованих, і більше 10% до високолегованих (вміст заліза більше 45%).

Найбільш широке застосування в будівництві набули низьколегованісталі, а в машинобудуванні - леговані стали.

Леговані конструкційні стали маркують цифрами та літерами. Двозначні цифри, наведені на початку марки, вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка, букви праворуч від цифри позначають легуючий елемент. Приклад, сталь 12Х2Н4А містить 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni і відноситься до високоякісних, на що вказує в кінці марки буква ²А².

Конструкційні (машинобудівні) поліпшується леговані стали Стали мають високу межу текучості, малу чутливість до концентраторів напруг, у виробах, що працюють при багаторазовому додатку навантажень, високий межа витривалості і достатній запас в'язкості. Крім того, покращувані стали мають гарну прокаливаемостью і малою чутливістю до відпускної крихкості.

При повній прокаливаемости сталь має кращі механічні властивості, особливо опір крихкому руйнуванню - низький порігхладноломкості, високе значення роботи розвитку тріщини КСТ і в'язкість руйнування К1с.

Хромисті стали 30Х, 38Х, 40Х і 50Х застосовують для средненагруженних деталей невеликих розмірів. Зі збільшенням вмісту вуглецю зростає міцність, але знижуються пластичність і в'язкість. Прожарювана хромистих сталей невелика.

Сталь 30Х - sв \u003d 900МПа, s0.2 \u003d 700МПа, d \u003d 12%, y \u003d 45%.

Хромомарганцевие стали. Спільне легування хромом (0.9-1.2%) і марганцем (0.9-1.2%) дозволяє отримати сталі з досить високою міцністю і прокаливаемостью (40ХГ). Однак Хромомарганцевие стали мають знижену в'язкість, підвищений порігхладноломкості (від 20 до -60 ° С), схильність до відпускної крихкості і росту зерна аустеніту при нагріванні.

Сталь 40ХГТР - sв \u003d 1000МПа, s0.2 \u003d 800МПа, d \u003d 11%, y \u003d 45%.

Хромокремнемарганцевие стали. Високим комплексом властивостей володіють хромокремнемарганцевие стали (хромансіл). Стали 20ХГС, 25ХГС і 30ХГС мають високу міцність і гарну зварюваність. Стали хромансіл застосовують також у вигляді листів і труб для відповідальних зварних конструкцій (літакобудування). Стали хромансіл схильні до оборотної відпускної крихкості і зневуглецювання при нагріванні.

Сталь 30ХГС - sв \u003d 1100МПа, s0.2 \u003d 850МПа, d \u003d 10%, y \u003d 45%. Хромонікелеві стали мають високу прокаливаемостью, хорошою міцністю і в'язкістю. Вони застосовуються для виготовлення великих виробів складної конфігурації, що працюють при динамічних і вібраційних навантаженнях.

Сталь 40ХН - sв \u003d 1000МПа, s0.2 \u003d 800МПа, d \u003d 11%, y \u003d 45%.

Хромонікелемолібденових стали. Хромонікелеві стали має схильність до оборотної відпускної крихкістю, для усунення якої багато деталей невеликих розмірів з цих сталей охолоджують після високого відпустки в олії, а більші деталі в воді для усунення цього дефекту стали додатково легують молібденом (40ХН2МА) або вольфрамом.

Сталь 40ХН2МА - sв \u003d 1100МПа, s0.2 \u003d 950МПа, d \u003d 12%, y \u003d 50%.

Хромонікелемолібденованадіевие стали мають високу міцність, пластичність і в'язкість і низьким порогом хладноломкости. Цьому сприяє високий вміст нікелю. Недоліками сталей є труднощі їх обробки різанням і велика схильність до утворення флокенов. Стали застосовують для виготовлення найбільш відповідальних деталей турбін і компресорних машин.

Сталь 38ХН3МФА - sв \u003d 1200МПа, s0.2 \u003d 1100МПа, d \u003d 12%, y \u003d 50%.

Рессорно-пружинні сталі загального призначення

Рессорно-пружинні стали призначені для виготовлення пружин, пружних елементів і ресор різного призначення. Вони повинні володіти високим опором малим пластичних деформацій, межею витривалості і релаксаційної стійкістю при достатній пластичності і в'язкості.

Для пружин малого перетину застосовують вуглецеві сталі 65,70,75,85. Сталь 85 - s0.2 \u003d 1100МПа, sв \u003d 1150МПа, d \u003d 8%, y \u003d 30%.

Більш часто для виготовлення пружин і ресор використовують леговані стали.

Стали 60С2ХФА і 65С2ВА, що мають високу прокаливаемость, хорошу міцність і релаксаційну стійкість застосовують для виготовлення великих високонавантажених пружин і ресор. Сталь 65С2ВА - s0.2 \u003d 1700МПа, sв \u003d 1900МПа, d \u003d 5%, y \u003d 20%. Коли пружні елементи працюють в умовах сильних динамічних навантажень, застосовують сталь з нікелем 60С2Н2А.

Для виготовлення автомобільних ресор широко застосовують сталь 50ХГА, яка за технічними властивостями перевершує крем'янисті стали. Для клапанних пружин рекомендується сталь 50ХФА, не схильна до перегріву і зневуглецювання.

шарикопідшипникових стали

Для виготовлення тіл кочення і підшипникових кілець невеликих перерізів зазвичай використовують високовуглецеву хромистую сталь ШХ15 (0.95-1.0% С і 1.3-1.65% Cr), а великого перерізу - хромомарганцевих сталь ШХ15СГ (0.95-1.05% С, 0.9-1.2% Cr, 0.4-0.65% Si і 1.3-1.65% Mn), прожарюють на велику глибину. Стали мають високу твердість, зносостійкість і опором контактної втоми. До сталям пред'являються високі вимоги по утриманню неметалічних включень, так як вони викликають передчасне втомне руйнування. Неприпустима також карбідна неоднорідність.

Для виготовлення деталей підшипників кочення, що працюють при високих динамічних навантаженнях, застосовують цементуемие стали 20Х2Н4А і 18ХГТ. Після газової цементації, високого відпустки, загартування та відпуску деталі підшипника зі сталі 20Х2Н4А мають на поверхні 58-62 HRC і в серцевині 35-45 HRC.

зносостійкі стали

Для деталей, що працюють на знос в умовах абразивного тертя і високих тисків і ударів, застосовують високомарганцевую литу аустенитную сталь 110М13Л, що містить 0.9-1.3% С і 11,5-14.5% Mn. Вона володіє наступними механічними властивостями: s0.2 \u003d 250350МПа, sв \u003d 8001000МПа, d \u003d 3545%, y \u003d 4050%.

Сталь 110М13Л має високу зносостійкість тільки при ударних навантаженнях. При невеликих ударних навантаженнях в поєднанні з абразивним зношуванням або при чистому абразивному зношуванні мартенситних перетворення не протікає і зносостійкість стали 110М13Л невисока.

Для виготовлення лопатей гідротурбін і гідронасосів, суднових гребних гвинтів та інших деталей, що працюють в умовах зношування при кавітаційно ерозії, застосовують сталі з нестабільним аустенітом 30Х10Г10,0Х14АГ12 і 0Х14Г12М, що зазнають при експлуатації часткове мартенситних перетворення.

Корозійно-стійкі та жаростійкі сталі і сплави

Жаростійкі сталі і сплави. Підвищення окаліностойкості досягається введенням в сталь головним чином хрому, а також алюмінію або кремнію, тобто Елементів, що знаходяться в твердому розчині і утворюють в процесі нагрівання захисні плівки оксидів (Cr, Fe) 2O3, (Al, Fe) 2O3.

Для виготовлення різного роду високотемпературних установок, деталей печей і газових турбін застосовують жаростійкі ферритні (12Х17,15Х25Т і ін.) І аустенітні (20Х23Н13,12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С2 і ін.) Стали,

володіють жароміцністю. Сталь 12Х17 - sв \u003d 520МПа, s0.2 \u003d 350МПа, d \u003d 30%, y \u003d 75%.

Корозійно-стійкі стали стійкі до електрохімічної корозії.

Стали 12х13 і 20Х13 застосовують для виготовлення деталей з підвищеною пластичністю, що піддаються ударним навантаженням (клапанів гідравлічних пресів, предметів домашнього ужитку), а також виробів, що зазнають дію слабо агресивних середовищ (атмосферних опадів, водних розчинів солей органічних кислот).

Стали 30Х13 та 40Х13 використовують для карбюраторних голок, пружин, хірургічних інструментів і т.д.

Стали 15Х25Т і 15Х28 використовують частіше без термічної обробки для виготовлення зварних деталей, що працюють в більш агресивних середовищах і не піддаються дії ударних навантажень, при температурі експлуатації не нижче -20 ° С.

Підходжу до заключної частини уроку, в якій підводжу підсумки уроку. Виділяю основні моменти теми, наголошую на необхідності зучение даної теми. Видаю домашнє завдання. Підводжу підсумки уроку. Виставляю оцінки активним учням, для заохочення їх потреби самоосвіти.

III. Заключна частина:час 3 хв.

1. Підбиття підсумків

Ще раз виділяю найбільш важливу інформацію по темі "Класифікація та основні властивості провідникових матеріалів."

2. Завдання на будинок: стр. 94 відповісти на питання, Завдання № 3,4,6,8

3. Заключне слово викладача: прощаюся з учнями.

подібні документи

Ознайомлення з типами і дидактичними принципами лекційного заняття. Розробка календарно-тематичного плану курсу "Наноматеріали та нанотехнології" для студентів закладів середньої професійної освіти. Складання планів-конспектів занять.

курсова робота, доданий 25.09.2010


Загальна характеристика документів планування у фізичному вихованні школярів. Опис основних їх різновидів. Структура навчальної програми. Зміст робочого (тематичного) плану. Сутність плану-конспекту уроку. Складання розкладу занять.

презентація, доданий 11.02.2014


Вивчення стислого конспекту навчального матеріалу по темі "Загальні відомості про волокна" предмета "Матеріалознавство". Логічний, дидактичний, психологічний і методичний аналіз навчального матеріалу. Складання структурної схеми, а також плану заняття.

курсова робота, доданий 16.02.2015


Методика навчання школярів машинної вишивки, необхідний для цього інструментарій та матеріали. Аналіз навчальної прогорамми по темі і розробка перспективно-тематичного плану. Складання плану-конспекту і сценарію уроків праці з машинної вишивки.

курсова робота, доданий 20.08.2009


Основні принципи навчання, їх система, характеристика і способи реалізації. Аналіз системи принципів дидактики, її значення в ході вивчення теми "Грошово-кредитна система". Специфіка розробки календарно-тематичного плану і плану-конспекту уроку.

курсова робота, доданий 08.12.2009


Ознайомлення з рекомендаціями щодо складання різнорівневих завдань з метою контролю якості вивчення іноземної мови. Розгляд алгоритму написання тематичного плану типового уроку. Організація самостійної та практичної роботи учнів.

навчальний посібник, доданий 15.04.2010


Проблема організації контролю знань учнів і правильної оцінки рівня їх знань. Види контролю. Роль і значення тематичного контролю, що забезпечують ефективність навчального процесу, шляхи і методи проведення тематичного контролю знань учнів.

дипломна робота, доданий 01.05.2008


План-конспект уроку - основний документ для проведення конкретного уроку на тему, його структура. Рекомендації щодо складання плану уроку і його проведення. Зразок плану-уроку виробничого навчання при вивченні теми "Різка" для слюсарів-ремонтників.

методичка, доданий 24.10.2012


Розробка уроку на тему "Введення в мови програмування" відповідно до типовими навчальними і календарно-тематичним планами навчання предмету "Мови програмування". Алгоритм проведення уроку: перевірка минулого матеріалу, виклад нової теми.

курсова робота, доданий 25.09.2010


Матеріально-технічна база та схема керівництва навчально-виробничого комбінату. Вивчення календарно-тематичного плану вчителя технології. Технологічна карта уроку "Свердління отворів в суцільному металі". План-конспект позакласного заходу.

напівпровідники

напівпровідники - великий клас речовин, питомий опір яких змінюється в широких межах від 10 -5 до 10 10 Ом ∙ м.

Напівпровідники мають проміжними властивостями між металами і діелектриками. Характерним для напівпровідників є не величина питомого опору, а то, що вона під впливом зовнішніх умов змінюється в широких межах.

До напівпровідників відносяться:

а) елементи III, IV, V і VI груп періодичної системи елементів, наприклад Si, Ge, As, Se, Te;

б) сплави деяких металів;

в) оксиди (оксиди металів);

г) сульфіди (сірчисті з'єднання);

д) селеніди (з'єднання з селеном).

Опір напівпровідників залежить від:

а) температури;

б) освітленості;

в) наявність домішок.

Електричний опір напівпровідників зменшується і при освітленні їх світлом.

1. Власна провідність напівпровідників.

власна провідність - електрична провідність хімічно чистого напівпровідника.

У типовому полупроводнике (кристалі кремнію Si) Атоми об'єднані ковалентного (атомної) зв'язком. При кімнатній температурі середня енергія теплового руху атомів в кристалі напівпровідника становить 0,04 еВ. Це значно менше енергії, необхідної для відриву валентного електрона, наприклад, від атома кремнію ( 1,1 еВ). Однак внаслідок нерівномірності розподілу енергії теплового руху або при зовнішніх впливах деякі атоми кремнію ионизируются. утворюються вільні електрони і вакантні місця в ковалентного зв'язку - так звані дірки. Під впливом зовнішнього електричного поля виникає впорядкований рух вільних електронів і впорядкований рух в протилежному напрямку такої ж кількості дірок.

Електронна провідність або провідністьn -типу (Від лат. negative - негативний) - провідність напівпровідників, обумовлена \u200b\u200bелектронами.

діркова провідність або провідністьp -типу (Від лат. Positive - позитивний) - провідність напівпровідників, обумовлена \u200b\u200bдірками.

Таким чином, власна провідність напівпровідника обумовлена \u200b\u200bодночасно двома типами провідності - електронної і доречний.

2. Домішкова провідність напівпровідників.

домішкових провідність - електрична провідність напівпровідників, обумовлена \u200b\u200bнаявністю домішок (домішки - атоми сторонніх елементів).

Наявність в напівпровіднику домішки істотно змінює його провідність. Наприклад, при введенні в кремній приблизно 0,001 ат.% Бору його провідність збільшується приблизно в 10 6 разів.

В основному, атоми домішки мають валентність, відмінну на одиницю від валентності основних атомів.

донорні домішки - домішки з більшою валентністю, повідомляють напівпровідника електронну провідність.

Напівпровідник (кремній) + донор (миш'як) \u003d напівпровідник n-типу.

акцепторні домішки - домішки з меншою валентністю, повідомляють напівпровідника дірковий провідність.

Напівпровідник (кремній) + акцептор (індій) \u003d напівпровідник р-типу.

3. Напівпровідникові діоди і тріоди. Їх застосування.

Принцип дії більшості напівпровідникових приладів заснований на використанні властивостей p- n-переходу.

Електронно-дірковий перехід (або p - n -перехід) - межа зіткнення двох напівпровідників з різними типами провідності.

Через кордон розділу відбувається дифузія електронів і дірок, які зустрічаючись рекомбинируют.

На кордоні розділу в електронному напівпровіднику залишаються позитивні іони донорної домішки, а в дірковому утворюються негативні іони акцепторів. Утворюється так званий замикаючий шар (Подвійний електричний шар), напруженість якого Е зап направлена \u200b\u200bвід електронного напівпровідника до Діркові. Через цей подвійний шар можуть прорватися з n-полупроводніка в p-полупроводнік тільки такі електрони, які мають для цього достатньо великими енергіями. Зовнішнє електричне поле, прикладена до двох різнорідним напівпровідників, в залежності від свого напрямку може і послаблювати поле замикаючого шару.

Замикаючий шар має однобічну провідність: Замикаючий шар пропускає струм в напрямку, протилежному полю замикаючого шару, і не пропускає струм в напрямку, що збігається з полем замикаючого шару.

напівпровідниковий діод - прилад з одним p- n-переходить.

Вольт-амперна характеристика - залежність сили струму I від напруги U , Прикладеного до діода.

напівпровідниковий тріод (або транзистор) - прилад з двома p- n-переходить.

Транзистори (як і лампові тріоди) служать для посилення слабких електричних сигналів.

Контрольні питання

1. Які речовини називаються напівпровідниками?

2. Чим відрізняються напівпровідники від провідників і діелектриків?

3. Від чого залежить електропровідність напівпровідників?

4. Які властивості напівпровідників використовуються в термо- і фоторезисторах?

5. Який механізм власної провідності напівпровідників?

6. Як утворюються вільні електрони і дірки?

7. Який механізм домішкової провідності напівпровідників?

8. Які домішки називаються донорними, а які - акцепторними?

9. Як пояснити односторонню провідність p- n-переходу?

10. Яка вольт-амперна характеристика p- n-переходу? Поясніть виникнення прямого і зворотного потоку.

11. Який напрямок в напівпровідниковому діоді є пропускним для струму?

12. Що таке напівпровідниковий тріод (або транзистор)?

ВСЕ УРОКИ ФІЗИКИ 11 клас
АКАДЕМІЧНИЙ РІВЕНЬ

1-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

2. Електричний струм

УРОК 12/23

Тема. напівпровідникові прилади

Мета уроку: роз'яснити учням принцип роботи напівпровідникових приладів.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

контроль знань		1. Чим обумовлена \u200b\u200bелектронна провідність напівпровідника? 2. Чим обумовлена \u200b\u200bдіркова провідність напівпровідника? 3. Які домішки називають донорними? акцепторними? 4. Яку домішку треба ввести, щоб отримати напівпровідник n-типу? p-типу?
демонстрації		Фрагменти відеофільму «Електричний струм в напівпровідниках».
Вивчення нового матеріалу		1. Напівпровідниковий діод. 2. Як працює транзистор? 3. Застосування напівпровідників. 4. Інтегральні мікросхеми.
Закріплення вивченого матеріалу		1. Якісні питання. 2. Вчимося вирішувати завдання.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Напівпровідниковий діод використовує однобічну провідність p -n-переходу. Такий діод має два контакти для приєднання до окружності.

Часто говорять, що в незначний опір діода в прямому напрямку і дуже великий опір - в зворотному. Однак це не зовсім точне твердження: по суті, для напівпровідників взагалі і особливо для електронно-доручених переходів не виконується закон Ома. Тому будь-якого постійного опору в таких провідників немає.

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода має вигляд:

Напівпровідникові діоди використовують для випрямлення струму змінного напрямку (такий струм називають змінним), а також для виготовлення світло-діодів. Напівпровідникові випрямлячі є високонадійними і мають значний термін використання.

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

Надзвичайно важливими є напівпровідники в транзисторах.

Транзистори - напівпровідникові прилади з двома p - n-переходу.

Головним елементом транзистора є напівпровідниковий кристал, наприклад германій, з введеними в нього донорними і акцепторними домішками. Домішки розподілені так, що між напівпровідниками з однаковою домішкою (їх називають емітер і колектор) залишається тонкий шар германію з домішкою іншого типу - цей шар називають базою.

Транзистори бувають двох типів: p -n -p -транзістори (рис. А) і n -p -n -транзістори (рис. Б).

У транзисторі p -n -p-типу в емітер і колекторі дірок істотно більше, ніж електронів, а в базі більше електронів; в транзисторі n -p -n-типу в емітер і колекторі електронів більше, ніж дірок, а в базі більше електронів.

Розглянь роботу транзистора p - n - p-типу. Три висновки транзистора з ділянок з різними типами провідності включають в коло так, як показано на малюнку.

Якщо потенціал бази p - n - p -транзістора вище потенціалу емітера, то струм не протікає через транзистор. Отже, транзистор може працювати як електронний ключ. Якщо ж потенціал бази нижче потенціалу емітера, то навіть незначні зміни напруги між емітером і базою призводять до значних змін сили струму в ланцюзі колектора і, відповідно, до зміни напруги на резисторі значного опору.

Розглянувши роботу транзистора, робимо висновок, що за допомогою транзистора можна посилювати електричні сигнали.

Тому транзистор став основним елементом дуже багатьох напівпровідникових приладів.

Залежність електропровідності напівпровідників від температури дає можливість застосовувати їх в термісторах.

Термістор - напівпровідниковий терморезистор, електричний опір якого істотно змінюється при підвищенні температури.

Термістори застосовують як термометри для вимірювання температури.

У багатьох напівпровідниках зв'язок між електронами і атомами настільки незначний, що досить опромінити світлом кристали, щоб у них виникла додаткова кількість вільних носіїв зарядів.

Фоторезистори застосовуються в системах сигналізації та автоматики, дистанційного керування виробничими процесами, сортування виробів і ін.

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

Мікросхеми працюють сьогодні в комп'ютерах і телевізорах, мобільних телефонах і штучних супутниках, в автомобілях, літаках і навіть в 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 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 багатьом доступні прилади, комп'ютери і предмети сучасної побутової техніки.

Питання до учнів ЗА ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ВИКЛАДЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

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

2. Чому база транзистора повинна бути дуже малим?

3. Яку провідність може мати база транзистора?

другий рівень

1. Чому ток в колекторі приблизно дорівнює струму в емітер?

2. У закритому ящику розміщений напівпровідниковий діод і реостат. Наприкінці приладів виведені назовні і приєднані до клем. Як визначити, які клеми належать діода?

Закріплення ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Як вплине на роботу транзистора збільшення товщини його бази?

2. Відомо, що в кожному транзисторі є два p - n-переходу, які включені назустріч один одному. Чи можна замінити один транзистор двома включеними точно так же діодами?

1. Накресліть схему включення транзистора p - n - p для посилення напруги.

2. Накресліть схему включення транзистора n - p - n для посилення напруги.

3. Чому для отримання вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода використовують дві різні схеми з'єднання приладів (див. Рис. А, б)?

Рішення. У цьому випадку не можна вважати опір амперметра нескінченно малим, а опір вольтметра - нескінченно великим. Схему а можна використовувати для вимірювання зворотного потоку через діод (практично весь струм піде через вольтметр). Схему можна використовувати для вимірювання напруги прямого струму (напруга на амперметрі набагато перевищує напругу на діоді).

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЬ на уроці

Транзистор - електронний прилад з напівпровідникового матеріалу, звичайно з трьома висновками, що дозволяє управляти за допомогою слабкого вхідного сигналу електричним струмом в електричному ланцюзі.

За допомогою транзистора можна посилювати електричні сигнали.

Термістор - напівпровідниковий терморезистор, електричний опір якого істотно змінюється в разі підвищення температури.

Напівпровідниковий пристрій, в якому використовують властивість провідника змінювати свій опір при освітленні, називають фоторезистором.

Домашнє завдання

1. Подр-1: § 16 (п. 5, 6, 7, 8); підр-2: § 8.

Рів1 № 6.6; 6.9; 6.15.

Рів2 № 6.16; 6.17; 6.18.

Рів3 №6.28; 6.2; 6.30.

Урок фізики 11 клас

Тема урока:

«Напівпровідники.

Власна і домішкових провідність напівпровідників. Електричний струм в напівпровідниках »

мета уроку

• Сформувати в учнів поняття про природу електричного струму в напівпровідниках, про способи вимірювання їх властивостей під дією температури, освітленості, домішок.
• Сприяти розширенню політехнічного кругозору, мотивувати до вивчення предмета, вдосконалювати здатність до сприйняття та аналізу технічної, наукової інформації.
• Розвиток комунікативних компетенцій учнів, їх уміння працювати в колективі.

Матеріали та обладнання:

Комп'ютер, проектор, електронні матеріали по темі: «Напівпровідники»; картки - завдання для самостійної роботи в малих групах; набір напівпровідникових приладів НПП - 2; демонстраційний гальванометр; джерело постійного струму (4В); демонстраційний вимикач; електрична лампа 60-100Вт на підставці; електричний паяльник; з'єднувальні дроти.

План проведення уроку:

1. Повторення вивченого і актуалізація теми уроку.
2. Пояснення матеріалу теми.
3. Самостійна робота учнів в групах.
4. Підведення підсумків, завдання додому.

1. Повторення вивченого і актуалізація теми уроку (6мин).

Треба згадати:

1. Що таке електричний струм?
2. Що приймають за напрямок струму?
3. Рухом яких частинок утворений електричний струм в металевих провідниках?
4. Чому в діелектриках не може виникати електричний струм?
5. Як ви думаєте: чи існує в природі речовини, які по можливості проводити електричний струм займають проміжне положення?

Так це напівпровідники. Ще трохи більше півстоліття тому вони 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, дозволивши значно підвищити їх надійність, багаторазово скоротити габарити, та й створити нові, про які доводилося тільки мріяти: створити стільникові телефони, мініатюрні комп'ютери і т.д.?

1. Пояснення матеріалів теми (15хв)

1. визначення напівпровідників

Великий клас речовин, питомий опір яких більше, ніж у провідників, але менше, ніж у діелектриків і зі збільшенням температури дуже різко зменшується.

До них відносяться елементи таблиці Менделєєва: германій, кремній, селен, телур, індій, миш'як, фосфор, бор, і т.д. деякі сполуки: сірчистий свиней, сірчистий кадмій, закис міді і т.д.

1. Будова напівпровідників.

1. Атомна структура кристалічної решітки кремнію (проекція на екрані);
2. Порушення парноелектронних зв'язків під впливом зовнішніх чинників: підвищення температури, освітленості.

Демонстрації залежності електропровідності напівпровідників:

Rт 10к ФС - К1

1. Електронна провідність чистого напівпровідника (проекція)
2. Діркова провідність (проекція)

Є необхідність підкреслити, що дірки не є реальними частками. В обох видах провідності напівпровідників рухаються тільки валентні електрони. Провідність відрізняється один від одного лише механізмом руху електронів. Електронна провідність обумовлена \u200b\u200bнапрямом руху вільних електронів, а діркова викликана рухом пов'язаних електронів, що переходять від атома до атома, по черзі заміщаючи один одного в зв'язках, що еквівалентно руху дірок в протилежному напрямку.

Таким чином, в напівпровідниках два типи носіїв - електрони і дірки, концентрації яких в чистих напівпровідниках однакові - власна провідність, вона невелика.

1. Домішкових провідність (проекція)

Істотно залежить провідність напівпровідників від наявності в їх кристалах домішок:

1. донорні домішки - п'ятивалентні елементи, легко віддають електрони (As, P) забезпечують кількісну перевагу електронів над дірками, що створюють провідність n - типу;
2. акцепторні домішки - тривалентні елементи (In, B), які беруть вільні електрони, утворюючи дірки. Створюється провідність p - типу.

Демонстрація домішок і провідності n - типу і p - типу:

n - тип p - тип

Особливий інтерес представляє протікання струму не окремо в напівпровідниках n - типу або p - типу, а через контакт двох напівпровідників з різними типами провідності.

1. Самостійна робота учнів в групах (20хв)

Пропонується на добровільній основі сформувати групи з 4 учнів (це треба зробити до початку уроку, щоб уникнути хаотичних переміщень по кабінету і втрати часу).

Кожній групі видається завдання, яке належить виконати. Воно містить питання, якісні завдання різного рівня, розраховані як на письмові, так і усні відповіді.

1. Підведення підсумків

Заслуховуємо відповіді представників груп на основні питання даної теми, виправляємо можливі помилки. Збираємо письмові звіти. Оцінки за роботу виставляємо після вивчення другої частини теми і виконання завдань на повторення з урахуванням КТУ кожного учня в групі.

Завдання додому: § 113; §114 підручника.

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 сполуки 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.