Proprietățile fizice ale semiconductoarelor Semiconductorii sunt materiale care, în ceea ce privește conductivitatea lor specifică, ocupă o poziție intermediară între conductori și dielectrici. Principala proprietate a acestor materiale este o creștere a conductibilității electrice odată cu creșterea temperaturii. Conduce bine curentul electric Acestea includ metale, electroliți, plasmă... Cei mai folosiți conductori sunt Au, Ag, Cu, Al, Fe... Conduc bine curentul electric Acestea includ metale, electroliți, plasmă... Cei mai folosiți conductori sunt Au, Ag, Cu, Al, Fe... Practic nu conduc curentul electric Acestea includ materiale plastice, cauciuc, sticlă, porțelan, lemn uscat, hârtie... Practic nu conduc curent electric Acestea includ materiale plastice, cauciuc, sticlă, portelan, lemn uscat, hartie... Sunt intermediare in pozitie de conductivitate intre conductori si dielectrici Si, Ge, Se, In, As Ocupa o pozitie intermediara in conductivitate intre conductori si dielectrici Si, Ge, Se, In, As
Proprietăţile fizice ale semiconductorilor R (Ohm) t (0 C) R0R0 semiconductor metalic Conductivitatea semiconductorilor depinde de temperatură. Spre deosebire de conductori, a căror rezistență crește odată cu temperatura, rezistența semiconductorilor scade la încălzire. Aproape de zero absolut, semiconductorii au proprietățile dielectricilor.
Curentul electric din semiconductori sunt substanțe a căror rezistivitate scade odată cu creșterea temperaturii. Semiconductorii includ siliciu, germaniu, seleniu etc
Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor În condiții normale (temperaturi scăzute), nu există particule încărcate libere în semiconductori, astfel încât semiconductorul nu conduce curentul electric. Si
„Gaura” Când sunt încălzite, energia cinetică a electronilor crește și cei mai rapid dintre ei părăsesc orbita lor. Când legătura dintre electron și nucleu este ruptă, apare un spațiu liber în învelișul de electroni a atomului. În acest loc se formează o sarcină pozitivă condiționată, numită „gaura”. Si gaura + + electron liber
Conductibilitatea impurităților semiconductorilor Introducerea dozată a impurităților într-un conductor pur vă permite să-i schimbați în mod intenționat conductivitatea. Prin urmare, pentru a crește conductivitatea, impuritățile sunt introduse în semiconductori puri, care sunt donatori și acceptori.
Semiconductori de gaură (tip p) In + Si Termenul „tip p” provine de la cuvântul „pozitiv”, care desemnează sarcina pozitivă a purtătorilor majoritari. Acest tip de semiconductor, în plus față de baza de impurități, se caracterizează prin natura găurii a conductibilității. La un semiconductor tetravalent (cum ar fi siliciul) se adaugă o cantitate mică de atomi ai unui element trivalent (cum ar fi indiul). Fiecare atom de impuritate stabilește o legătură covalentă cu trei atomi de siliciu învecinați. Pentru a stabili o legătură cu cel de-al patrulea atom de siliciu, atomul de indiu nu are un electron de valență, așa că preia un electron de valență din legătura covalentă dintre atomii de siliciu învecinați și devine un ion încărcat negativ, ducând la formarea unei găuri. Impuritățile care sunt adăugate în acest caz se numesc impurități acceptoare
Semiconductori electronici (de tip n) As Si Termenul de „tip n” provine din cuvântul „negativ”, care desemnează sarcina negativă a purtătorilor majoritari. Acest tip de semiconductor are o natură de impuritate. O impuritate a unui semiconductor pentavalent (de exemplu, arsen) este adăugată unui semiconductor tetravalent (de exemplu, siliciu). În timpul interacțiunii, fiecare atom de impuritate intră într-o legătură covalentă cu atomii de siliciu. Cu toate acestea, nu există loc pentru cel de-al cincilea electron al atomului de arsen în legăturile de valență saturate și se duce la învelișul exterior al electronilor. Acolo, este nevoie de mai puțină energie pentru a elimina un electron dintr-un atom. Electronul este îndepărtat și devine liber. În acest caz, transferul de sarcină este efectuat de un electron, nu de o gaură, adică acest tip de semiconductor conduce curentul electric ca metalele. Impuritățile care sunt adăugate la semiconductori, determinându-i să devină semiconductori de tip n, sunt numite impurități donatoare.
Impuritățile donatoare sunt impurități care donează un electron de valență suplimentar. Impuritățile acceptoare sunt impurități care nu au suficienți electroni pentru a forma o legătură covalentă completă cu atomii învecinați. Semiconductorii cu impurități acceptoare au conductivitate în găuri și se numesc semiconductori de tip p.
Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor Electronul de valență al unui atom vecin, fiind atras de o gaură, poate sări în ea (recombinare). În acest caz, se formează o nouă „găură” în locul său inițial, care apoi se poate mișca în mod similar în jurul cristalului.
Conductivitatea intrinsecă a semiconductorilor Dacă intensitatea câmpului electric din probă este zero, atunci mișcarea electronilor eliberați și a „găurilor” are loc aleatoriu și, prin urmare, nu creează un curent electric. Sub influența unui câmp electric, electronii și găurile încep o mișcare (contra) ordonată, formând un curent electric. Conductibilitatea în aceste condiții se numește conductivitate intrinsecă a semiconductorilor. În acest caz, mișcarea electronilor creează conductivitate electronică, iar mișcarea găurilor creează conductivitate a găurilor.
Diodă O diodă semiconductoare este un dispozitiv semiconductor cu o joncțiune electrică și două terminale (electrozi). Spre deosebire de alte tipuri de diode, principiul de funcționare al unei diode semiconductoare se bazează pe fenomenul de joncțiune pn. Dioda a fost inventată pentru prima dată de John Flemming în 1904.
Tipuri și aplicații de diode Diodele sunt utilizate în: conversia curentului alternativ în curent continuu detectarea semnalelor electrice protejarea diferitelor dispozitive de comutarea polarității inverse comutarea semnalelor de înaltă frecvență stabilizarea semnalelor de transmisie și recepție a curentului și tensiunii tranzistor Un dispozitiv electronic realizat din material semiconductor, de obicei cu trei terminale, care permite semnalelor de intrare să fie controlate curent într-un circuit electric. Folosit de obicei pentru a amplifica, genera și converti semnale electrice. În 1947, William Shockley, John Bardeen și Walter Brattain au creat primul tranzistor bipolar funcțional la Bell Labs.
PLANUL LECȚIEI
Secțiunea 2 Subiectul 2.5 Dispozitive semiconductoare
(Subiectul lecției)
Nume complet (nume complet)
Diligenskaia Iulia Vladimirovna
Loc de munca
BPOU VO „Colegiul Mecanic Forestier Cherepovets numit după. V.P. Chkalov"
Denumirea funcției
Profesor
Modul profesional PM 01. Organizarea intretinerii si repararii echipamentelor electrice si electromecanice
MDK 01.05 Circuite electrice tipice și unități funcționale ale dispozitivelor electronice și de calcul
ELEMENTE ALE CIRCUITURILOR ELECTRONICE
Literatură
Principal
1. Tugov N. M., Glebov B. A., Charykov N. A. Dispozitive semiconductoare - M.: Centrul de publicare „Academie”, 2004.-240 p.
2. Miklashevsky S.P., Elemente industriale ale circuitelor electronice. M: Liceu, 2006-214 p.
informație
1.Diode, tranzistoare, dispozitive optoelectronice: Director , M.: Centrul editorial „Academia”, 2005
2. Material didactic de electrotehnică generală cu bazele electronicii, Manual - M: Liceu. 2006 – 108 s
5. Scopul lecției:
Să familiarizeze elevii cu tipurile de dispozitive semiconductoare;
Dați o idee despre scopul funcțional al fiecărui dispozitiv;
Arătați semnificația practică a dispozitivelor semiconductoare în specialitate.
6. Sarcini:
- educational
ajuta elevii să studieze clasificarea dispozitivelor semiconductoare;.
-în curs de dezvoltare
dezvoltarea interesului cognitiv al elevilor.
-educational
să cultive cultura informaţională a elevilor.
7. Tipul de lecție – stăpânirea noilor cunoștințe
8. Forme de lucru elevilor – individuale si de grup.
9. Echipament tehnic necesar – multimedia computerul profesorului, videoproiector,
Structura și fluxul lecției
Tabelul 1.
HARTA LECȚIEI TEHNOLOGICE
Etapa lecției
Numele EOR-urilor utilizate
(indicând numărul de serie din tabelul 2)
Activitățile profesorului
Activități studențești
Timp
(pe minut)
Organizațional și motivațional
1. Diagrama dispozitivului calculatorului
Salută studenții. Verifică pregătirea elevilor pentru lecție și finalizarea temelor.
Formulează tema lecției și dezvăluie obiectivele lecției.
Adresează întrebări care îi motivează pe elevi să studieze un subiect nou:
Ce tipuri de circuite electronice cunoașteți?
Ce tipuri de dispozitive semiconductoare cunoașteți?
Enumerați caracteristicile materialelor semiconductoare?
Rezumă răspunsurile elevilor, trecând la partea principală a lecției.
Îl salută pe profesor și își arată temele în caiete.
Ascultați și înțelegeți obiectivele lecției, notați data și subiectul lecției în caiete
Ei răspund la întrebările puse.
Analizați informațiile prezentate pe diapozitiv.
Parte principală:
Etapa transferului de noi cunoștințe
2. Dispozitive de bază ale dispozitivelor semiconductoare
3. Caracteristicile diodei
4.Caracteristicile tranzistoarelor
5. Caracteristicile microcircuitelor
Lectura. (Demonstrație de prezentare interactivă)
Atrage atenția asupra diferențelor în scopul și caracteristicile dispozitivelor semiconductoare care utilizează un fragment video.
Indică proiectarea dispozitivelor semiconductoare prin afișarea unei diagrame care prezintă principalele componente funcționale. dispozitive semiconductoare
Vorbește despre toată lumea
dispozitiv semiconductor
1) Diode
Atrage atenția asupra faptului că proprietățile materialelor semiconductoare se bazează pe principiile generale de funcționare a dispozitivelor
2) Tranzistoare.
3) Microcircuite.
Ascultați o explicație a unui material nou și faceți notițe în caiete.
Dați sens informațiilor noi.
Studiați diagrama prezentată și puneți întrebări.
Desenați diagrame în caiete.
Discutați informațiile prezentate pe diapozitiv, demonstrați cunoștințele lor de la disciplina „Fizică” cu privire la caracteristicile dispozitivelor semiconductoare
Etapa de asimilare a noilor cunoștințe
7. Aplicarea dispozitivelor semiconductoare în specialitate
Oferă să studieze în mod independent conceptul și scopul:
4) Tranzistoare cu efect de câmp în echipamentele de comutare.
Lucrul cu un manual, luarea de note în caiete. După studierea acestui material, punctele neclare devin clare.
Consolidarea materialului nou
Grupul este împărțit în echipe. Profesorul distribuie fiecărei echipe cartonașe cu cuvinte cheie care trebuie completate cu termeni legați de tema lecției.
Verifică dacă sarcina este finalizată corect
Fiecare echipă lucrează la o sarcină, încercând să o completeze mai întâi.
Rezumatul lecției
Evaluează activitățile elevilor. Rezumă lecția generală.
Atribuie teme.
Mulțumesc elevilor pentru lecție.
Ascultați și înțelegeți rezultatele lecției. Înregistrați temele în jurnale. Exprimați-și atitudinea față de lecție.
Explică caracteristicile.
Semiconductorii sunt substanțe care pot conduce curentul electric și împiedică trecerea acestuia. Acesta este un grup mare de substanțe utilizate în inginerie radio (germaniu, siliciu, seleniu, precum și toate tipurile de aliaje și compuși chimici, cum ar fi oxidul de cupru). Aproape toate substanțele din lumea din jurul nostru sunt semiconductori. Cel mai comun semiconductor din naturăeste siliciul, care, conform estimărilor brute, reprezintă aproape 30% din scoarța terestră. Pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare se utilizează numai siliciu și germaniu. (le găsiți în tabelul lui D.I. Mendeleev - Anexa 2). Ce valență au (în tabelul lui D.I. Mendeleev, găsiți numărul coloanei în care se află)?
În ceea ce privește proprietățile lor electrice, semiconductorii ocupă un loc de mijloc între conductorii și neconductorii curentului electric. Notează în caiet definiția a ceea ce este un semiconductor.
Luați în considerare următoarele trei experiențe (demonstrație sau postere)
Prima experienta: Încălzirea semiconductorului
Vezi ce se întâmplă când temperatura crește? Va scădea rezistența odată cu creșterea temperaturii?
Ce concluzie se poate trage?
Conductivitatea electrică a semiconductorilor este foarte dependentă de temperatura ambiantă. La temperaturi foarte scăzute, apropiate de zero absolut (-273), semiconductorii nu conduc curentul electric, iar odată cu creșterea temperaturii, rezistența lor la curent scade. Pe baza acesteia au fost create dispozitive termoelectrice.
Termistori.În semiconductori, rezistența electrică depinde foarte mult de temperatură. Această proprietate este utilizată pentru a măsura temperatura prin puterea curentului într-un circuit cu semiconductor. Astfel de dispozitive se numesc termistori sau termistori.
Termistorii sunt unul dintre cele mai simple dispozitive semiconductoare. Termistorii sunt produși sub formă de tije, tuburi, discuri, șaibe și margele cu dimensiuni variind de la câțiva micrometri la câțiva centimetri.
Intervalul de temperatură al majorității termistorilor se află în intervalul de la 170 la 570 K. Dar există termistori pentru măsurarea temperaturilor atât foarte ridicate (aproximativ 1300 K), cât și foarte scăzute (aproximativ 4 - 80 K). Termistorii sunt utilizați pentru măsurarea temperaturii de la distanță, alarme de incendiu etc.
A doua experienta: Iluminarea unui semiconductor cu lumină
Vezi ce se întâmplă când lumina crește?
Ce concluzie se poate trage?
Dacă luminați un semiconductor, conductivitatea electrică a acestuia începe să crească. Folosind această proprietate a semiconductorilor, au fost create dispozitive fotovoltaice. Semiconductorii sunt, de asemenea, capabili să transforme energia luminoasă în curent electric, de exemplu, panourile solare.
Fotorezistente.Conductivitatea electrică a semiconductorilor crește nu numai atunci când sunt încălzite, ci și atunci când sunt iluminate.
Puteți observa că atunci când semiconductorul este iluminat, curentul din circuit crește considerabil. Aceasta indică o creștere a conductibilității (scăderea rezistenței) semiconductorilor atunci când sunt expuși la lumină. Acest efect nu este asociat cu încălzirea, deoarece poate fi observat și la o temperatură constantă.
Conductivitatea electrică crește datorită ruperii legăturilor și formării de electroni liberi și găuri din cauza energiei luminii incidente pe semiconductor. Acest fenomen se numește efect fotoelectric.
Dispozitivele care folosesc efectul fotoelectric în semiconductori se numesc fotorezistoare sau fotorezistoare. Dimensiunea miniaturală și sensibilitatea ridicată a fotorezistoarelor fac posibilă utilizarea lor într-o mare varietate de domenii ale științei și tehnologiei pentru înregistrarea și măsurarea fluxurilor slabe de lumină. Fotorezistoarele sunt utilizate pentru a determina calitatea suprafețelor, a controla dimensiunile produselor etc.
A treia experiență: Adăugarea unui dopant la un semiconductor
Uite ce se întâmplă?
Ce concluzie se poate trage?
Când impuritățile anumitor substanțe sunt introduse într-un semiconductor, conductivitatea lor electrică crește brusc.
Să-l notăm într-un caietproprietățile semiconductorilor
Conductivitatea electrică crește odată cu creșterea temperaturii (termistor)
Conductivitatea electrică crește odată cu iluminarea (fotorezistor, panouri solare)
Conductivitatea electrică crește atunci când anumite impurități sunt introduse în semiconductor. (dioda semiconductoare)
Proprietățile semiconductorilor depind de structura lor internă.Să luăm în considerare siliciul - un element tetravadent (arată un model tridimensional), adică în învelișul exterior al atomului există patru electroni legați slab de nucleu. Numărul celor mai apropiați vecini ai fiecărui atom de siliciu este, de asemenea, de patru.
Interacțiunea unei perechi de atomi vecini se realizează folosind o legătură electronică pereche, numită legătură covalentă. Un electron de valență din fiecare atom participă la formarea acestei legături. Atomii sunt localizați atât de aproape unul de celălalt încât electronii lor de valență formează orbite unice în jurul atomilor învecinați, legând astfel atomii într-o singură substanță întreagă.
Să schițăm imaginea rezultată într-un caiet (desen pe tablă).Elevii completează același desen într-un caiet. Să adăugăm mai mulți atomi vecini.
Când siliciul este încălzit, energia cinetică a particulelor crește și legăturile individuale se rup. Unii electroni devin liberi și se deplasează între locurile rețelei, formând un curent electric. Conductivitatea semiconductorilor, datorită prezenței electronilor liberi, se numește conductivitate electronică. Când o legătură este ruptă, se formează o poziție liberă cu un electron lipsă - o gaură.
La temperaturi scăzute, legăturile nu se rup, astfel încât siliciul la temperaturi scăzute nu conduce electricitatea.
Conductivitatea semiconductorilor puri, fără impurități (conductivitate intrinsecă), este realizată prin mișcarea electronilor liberi (conductivitate electronică) și mișcarea electronilor legați către locurile libere ale legăturilor electronice perechi (conductivitate în găuri). Conductivitatea semiconductorilor este extrem de dependentă de impurități. Această dependență a făcut din semiconductori ceea ce au devenit în tehnologia modernă. Există impurități donatoare și acceptoare. În prezența unei impurități donor într-un semiconductor, dacă se adaugă arsen la siliciu, se observă un exces de electroni, semiconductorul se numeșten -tip, în prezența impurităților acceptoare, dacă la siliciu se adaugă indiu, se observă un exces de găuri, semiconductorul se numește tip p.
Shpak S.I. Profesor de fizică, KGB POU „KMT”, Vladivostok
PLANUL LECȚIEI
Lecția nr. 39-40
Sectiunea: Curentul electric in diverse medii.
Tema lecției: Curentul electric în semiconductori. Dispozitive semiconductoare.
Ţintă:
Dați conceptul de conductivitate electron-gaură a semiconductorilor. Explicați tipurile de conductivitate. Luați în considerare structura și principiul de funcționare a dispozitivelor semiconductoare și aplicarea acestora.
Dezvoltați-vă orizonturile politehnice.
Cultivați interesul față de subiect.
Echipament:
Laptop;
Tabla interactiva;
TsOR pentru editura „Curentul electric în metale” în programMacromediaFlash;
TsOR pentru Editura „Semiconductori” în programMacromediaFlash;
Fişa: tabel periodic;
Mini-stand „Dispozitive semiconductoare”.
Literatură:
Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., „Fizica 10” Moscova, „Iluminarea”, 2010.
Shakhmaev M.N., Shakhmaev S.M. „Fizica 10” Moscova, „Iluminism”, 2007
Material suplimentar „Dispozitive semiconductoare: structură, principiu de funcționare, aplicație.”
În timpul orelor:
eu Partea organizatorica
II Repetiţie
Întrebări pentru a revizui subiectul „Curentul electric în metale”:
Care sunt principalii purtători de sarcină din metale? Care este conductivitatea metalelor?
Spuneți și demonstrați experimente la ID care confirmă existența electronilor liberi în metale (COR pentru ID „Curentul electric în metale”).
Rezolvați problema calculării dependenței rezistenței metalului de temperatură (la fața locului):
Sârmă de aluminiu la 0 0 C are o rezistență de 4,25 ohmi. Care este rezistența lui la 20 0 C? (Răspuns: 12,29 ohmi)
III . Material nou:
1. Semiconductoare.
Lucrul într-un caiet:
Definiție: Semiconductorii sunt substanțe a căror rezistivitate depinde de:
Din temperatura,
Din prezența impurităților,
De la schimbările de iluminare.
2. Mecanismul de conducere al semiconductorilor
Slide „Semiconductori”:
În stare normală, legăturile de electroni din semiconductori sunt puternice și, prin urmare, nu există purtători de sarcină liberi. Pe măsură ce temperatura crește, legăturile electronice sunt rupte și electronii devin liberi, prin urmare, rezistența scade și semiconductorul conduce curentul. La fel și când se schimbă lumina.
3. Substanțe semiconductoare.
Slide „Elemente semiconductoare”
Temă de elev : Notează toate substanțele semiconductoare într-un caiet folosind tabelul periodic. Verificăm identitatea.
4. Conductibilitatea semiconductorilor:
Lucrul într-un caiet:
Principalii purtători de sarcină în semiconductori sunt:electroniȘi găuri . Electronii sunt negativi, găurile sunt pozitive.
Definiție: O gaură este locul din care a plecat un electron.
Prin urmare, conductivitatea semiconductorilorelectronic Și gaură .
Definiție: Impuritatea donatorului este un exces de electroni, donează cu ușurință electroni. Principalii purtători de sarcină sunt electronii. (n- tip).
Definiție: Impuritatea acceptoare – lipsa de electroni, acceptă cu ușurință electronii. Principalii purtători de încărcare sunt găurile (tipul p)
Consolidăm materialul prin realizarea unei diagrame: Slide „Tipuri de conductivitate”
5. Curentul electric prin contact p – n tip.
Slide p- n tranziție: Demonstrație, explicație profesor
n – pcontact – tranziție directă,
p – ncontact – tranziție inversă.
6. Dispozitive semiconductoare:
Lucrul cu manualul:
Exercițiu: studiază structura și principiul de funcționare al dispozitivelor semiconductoare. Scrieți o descriere a dispozitivului conform planului.
(Plan de descriere a dispozitivului: denumire; dispozitiv; principiu de funcționare; aplicație).
Descrieți structura și principiul de funcționare a dispozitivului. Demonstrați funcționarea dispozitivului pe ID.
Dioda semiconductoare.
Slide „Diodă semiconductoare”
Dispozitiv :
În cristal de germaniu (n- tip) introduce o impuritate acceptor de indiu (p – tip)
Principiul de funcționare :
Datorită difuziei atomilor de indiu adânc în monocristalul de germaniu, în apropierea suprafeței de germaniu apare o regiune cu conductivitate de tip p. Restul probei de germaniu, care nu a fost pătruns de atomi de indiu, are încă conductivitaten- un fel de. Între două zone cu conductivități de tipuri diferite, apare p -n tranziție.
Aplicație:
Pentru redresarea curentului electric în circuitele radio și calculatoare.
Avantaje:
Dimensiuni mici, economie de energie, fiabilitate, durabilitate.
Defecte:
Sensibilitate la schimbările de temperatură.
Termistor.
Glisați „Termistor”
În semiconductori, rezistența depinde de temperatură, prin urmare, termistorii sunt utilizați pentru a măsura temperatura prin curent.
Avantaje:
Dimensiuni mici, orice formă, schimbarea temperaturii de la 170K la 570K.
Aplicație:
Măsurarea temperaturii de la distanță, alarmă de incendiu.
Fotorezistor.
Slide „Fotorezistor”
Rezistența semiconductorilor depinde nu numai de temperatură. Dar și de la iluminat. Pe măsură ce iluminarea crește, curentul crește pe măsură ce rezistența scade. Folosit pentru a înregistra fluxuri slabe de lumină.
Avantaje:
Miniatura, sensibilitate ridicată.
Aplicație:
Determinarea calitatii tratamentului de suprafata si controlul dimensiunilor produselor.
7. Tema pentru acasă:
Rezumați materialul folosind un tabel
Dispozitive semiconductoare:
Dispozitiv semiconductor
Principiul de funcționare
Aplicație
Subiectul lecției: „Dispozitive semiconductoare. Diode”
Scopul și obiectivele lecției:
Educational:
formarea unui concept inițial despre scopul, acțiunea și principalele proprietăți ale diodelor semiconductoare.
Educational:
pentru a forma o cultură a muncii mentale, dezvoltarea calităților personale - perseverență, determinare, activitate creativă, independență.
Educational:
învăţând să folosească proprietatea conductivităţii unidirecţionale.
Materialul și echipamentul tehnic al lecției:
caiete de lucru, computer al profesorului, tablă interactivă, prezentare pe tema
Progresul lecției:
1. Moment organizatoric:
(Sarcina: crearea unei dispoziții psihologice favorabile și activarea atenției).
2. Pregătirea pentru repetare și generalizare a materialului acoperit
Ce este curentul electric?
Puterea curentului, unități de măsură.
p – ntranziție.
Semiconductori.
Prezentați subiectul și scopul lecției.
Semiconductori. Diode.
Explicația perspectivei.
Pentru a studia electronica modernă, trebuie să cunoașteți în primul rând principiile de proiectare și baza fizică a funcționării dispozitivelor semiconductoare, caracteristicile și parametrii acestora, precum și cele mai importante proprietăți care determină posibilitatea utilizării lor în echipamentele electronice.
Utilizarea dispozitivelor semiconductoare asigură economii enorme în consumul de energie electrică din surse de energie și face posibilă reducerea de mai multe ori a dimensiunii și greutății echipamentelor. Puterea minimă pentru alimentarea unui tub de vid este de 0,1 W, iar pentru un tranzistor poate fi de 1 μW, adică. De 100.000 de ori mai puțin.
3. Scena principală.
Material nou
Toate substanțele găsite în natură sunt împărțite în trei grupe în funcție de proprietățile lor conductoare electrice:
Dirijori,
izolatori (dielectrici),
semiconductori
Semiconductorii includ mult mai multe substanțe decât conductorii și izolatorii. La fabricarea dispozitivelor radio, cele mai utilizate sunt germaniul cu 4 valențe Ge și siliciul Si.
Curentul electric al semiconductorilor este determinat de mișcarea electronilor liberi și așa-numitele „găuri”.
Electronii liberi care părăsesc atomii lor creează n-conductivitate (n este prima literă a cuvântului latin negativus - negativ). Găurile creează p - conductivitate într-un semiconductor (p este prima literă a cuvântului latin positivus - pozitiv).
Într-un conductor pur, numărul de electroni liberi și de găuri este același.
Prin adăugarea de impurități, este posibil să se obțină un semiconductor cu conductivitate predominant de electroni sau orificii.
Cea mai importantă proprietate a semiconductorilor p- și n- este conductivitatea unidirecțională la joncțiune. Această joncțiune se numește joncțiune p-n.
Adăugați arsen cu 5 valențe (antimoniu) la un cristal cu 4 valențe de germaniu (siliciu) și obținem un conductor n -.
Adăugând indiu 3-valent, obținem p - conductor.
Când „plusul” sursei este conectat la regiunea p, se spune că tranziția este activată în direcția înainte, iar când minusul sursei de curent este conectat la regiunea p, se spune că tranziția este fi pornit în sens invers.
Conductivitatea unidirecțională a joncțiunii p și n este baza pentru funcționarea diodelor semiconductoare, tranzistoarelor etc.
Având o înțelegere a semiconductorului, acum să începem să studiem dioda.
Prefixul „di” înseamnă două, indicând două zone adiacente de conductivitate diferită.
Supapa anvelopei de biciclete (mamelon). Aerul poate trece prin el doar într-o singură direcție - în cameră. Dar există și o supapă electrică. Aceasta este o diodă - o parte semiconductoare cu două fire la ambele capete.
Prin proiectare, diodele semiconductoare pot fi plane sau punctiforme.
Diodele plane au o zonă mare de joncțiune electron-gaură și sunt utilizate în circuite în care curg curenți mari.
Diodele punctiforme sunt caracterizate de o zonă mică a joncțiunii electron-gaură și sunt utilizate în circuite cu curenți scăzuti.
Desemnarea grafică simbolică a unei diode. Triunghiul corespunde regiunii p și se numește anod, iar segmentul de linie dreaptă, numit catod, reprezintă regiunea n.
În funcție de scopul diodei, UGO-ul acesteia poate avea simboluri suplimentare.
Principalii parametri prin care sunt caracterizate diodele.
Curentul direct al diodei.
Curentul invers al diodei.
Fixarea materialului.
Schimbarea polarității conexiunii la sursa de alimentare într-un circuit care conține o diodă semiconductoare.
Conectam in serie bateria 3336L si un bec incandescent MH3.5 - 0.28 (pentru o tensiune de 3.5V si un curent incandescent de 0.28A) si conectam acest circuit la o dioda din aliaj din seria D7 sau D226 astfel incat sa fie pozitiv. alimentat la anodul diodei direct sau prin bec, iar la catod – tensiune negativă a bateriei (Fig. 3, Fig. 4). Becul ar trebui să fie complet aprins. Apoi schimbăm polaritatea conexiunii circuitului „baterie - bec” în sens invers (Fig. 3, Fig. 4). Dacă dioda funcționează corect, lumina nu se aprinde. În acest experiment, becul cu incandescență îndeplinește o funcție dublă: servește ca indicator al curentului în circuit și limitează curentul din acest circuit la 0,28 A, protejând astfel dioda de suprasarcină. În serie cu acumulatorul și becul cu incandescență, poți conecta un alt miliampermetru pentru un curent de 300...500 mA, care ar înregistra curentul direct și invers prin diodă.
4. Punct de verificare:
Desenați o schemă a unui circuit electric format dintr-o sursă de curent continuu, un micromotor, 2 diode, astfel încât folosind întrerupătoare să puteți schimba sensul de rotație al rotorului micromotorului.
Determinați polii bateriei unei lanterne folosind o diodă semiconductoare.
Studiați singur conductivitatea diodei pe un stand demonstrativ. Studiul conductivității unidirecționale a unei diode.
5. Punct final:
evaluarea succesului în atingerea obiectivelor lecției (cum au funcționat, ce au învățat sau au învățat)
6. Moment de reflexie:
determinarea eficacității și utilității unei lecții prin autoevaluarea elevilor.
7. Punct de informare:
determinarea perspectivelor pentru următoarea lecție .
8. Tema pentru acasă
Pentru a consolida materialul acoperit, gândiți-vă la următoarele probleme și oferiți soluția acestora:
Cum să protejați echipamentul radio de inversarea polarității folosind o diodă semiconductoare?
Există un circuit electric care include patru elemente conectate în serie - două becuri a și b și două întrerupătoare A și B. În acest caz, fiecare întrerupător aprinde doar unul, doar „său” bec. Pentru a aprinde ambele becuri, trebuie să închideți ambele întrerupătoare în același timp.