Тема 1.10. Напівпровідники. Власна і домішкова провідність.
Напівпровідники. Власна і домішкова провідність. 1. Речовини, які мають низьку провідність порівняно з провідниками і більшу провідність, ніж у діелектриків називають напівпровідниками. 2. Напівпровідники - це речовини, в яких кількість вільних носіїв заряду дуже залежить від температури (термістори). При низьких температурах напівпровідники є діелектриками, однак уже при кімнатній температурі напівпровідники проводять струм. 3. Питомий опір напівпровідників на декілька порядків більший, ніж у металів, і швидко зменшується зі збільшенням температури, так як збільшується кількість вільних носіїв заряду. 4. Чистим напівпровідникам властива власна провідність. Носіями заряду є електрони та дірки (відсутність електрона). 5. На провідність напівпровідників суттєво впливають домішки. 6. Якщо у 4-валентний кремній додати 5-валентний мишяк, то утворюється домішкова провідність п-типу, яким властива електронна провідність. Такі домішки називають донорними. Основними носіями є електрони, а неосновними - дірки. 7. Якщо у 4-валентний кремній додати 3-валентний індій, то утворюється домішкова провідність р-типу, яким властива діркова провідність. Такі домішки називають акцепторними. Основними носіями є дірки, а неосновними - електрони. 8. На провідність напівпровідників впливає потік світла, що падає на нього (фотоелементи і фотодіоди). 9. Р-п-перехід - це контакт між напівпровідниками р та п типу. У результаті зустрічної дифузії електронів та дірок поблизу р-п-переходу утворюється запираючий електричний шар, поле якого припиняє подальший перехід електронів у р-область і дірок у п-область. 10. Якщо зовнішнє електричне поле направлене від р до п то ширина запираючого шару зменшується, запираючий шар звужується і через р-п-перехід іде струм (пряме включення). 11. Якщо зовнішнє електричне поле направлене від п до р то запираючий шар розширюється, його опір збільшується і струм через р-п-перехід не йде струм (зворотне включення). 12. Отже р-п-перехід має односторонню провідність і широко застосовується у напівпровідникових приладах. 13. Напівпровідниковий діод - прилад, що містить один р-п-перехід і має односторонню провідність. 14. Напівпровідниковий прилад, що містить р-п-р або п-р-п переходи називається транзистор. Він дозволяє підсилити електричні сигнали (підсилювач) та регулювати великі струми за допомогою малих (електронний ключ).