Меню

Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках без примеси

Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках, не содержащих примесей?

В 5:51 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.

Вопрос вызвавший трудности

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике «ЕГЭ (школьный)». Ваш вопрос звучал следующим образом: Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках, не содержащих примесей?

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:

Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.

Фомина Нора Адольфовна — автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц 59 632 рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию

ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!

Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.

Деятельность компании в цифрах:

Зачтено оказывает услуги помощи студентам с 1999 года. За все время деятельности мы выполнили более 400 тысяч работ. Написанные нами работы все были успешно защищены и сданы. К настоящему моменту наши офисы работают в 40 городах.

Ответы на вопросы — в этот раздел попадают вопросы, которые задают нам посетители нашего сайта. Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей.

Полезные статьи — раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ.

Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.

Источник

Электрический ток в полупроводниках

Зависимость проводимости полупроводников от температуры и освещенности

Полупроводники – это вещества, сопротивление которых убывает с повышением температуры, изменения освещенности, наличия примесей.

При нагревании полупроводникового термистора сила тока в цепи растет, что указывает на уменьшение его сопротивления.

зависимость сопротивления полупроводников от температуры

При освещении полупроводникового фоторезистора сила тока в цепи растет, что указывает на уменьшение его сопротивления.

Типичными полупроводниками являются кристаллы германия (Ge) и кремния (Si).

Собственная проводимость полупроводников

В идеальном кристалле германия при низкой температуре атомы объединены ковалентной связью: свободных носителей заряда нет. При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и происходит разрыв ковалентной связи, а на их месте образуется свободное вакантное место – положительная дырка.

В идеальном кристалле четырехвалентного германия при низкой температуре атомы объединены ковалентной связью: свободных носителей заряда нет. Четыре валентных электрона связаны с четырьмя соседними атомами. При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и происходит разрыв ковалентной связи, а на их месте образуется положительная дырка.

В чистом полупроводнике электрический ток создается равным количеством электронов и дырок. Такой тип проводимости называется собственной проводимостью полупроводников.

Примесная проводимость полупроводников

При внесении примеси электрическая проводимость полупроводников увеличивается. Такой полупроводник обладает примесной проводимостью.

При добавлении донорной примеси (с большей валентностью) в полупроводнике образуются лишние электроны. Например, если в четырехвалентный кристалл германия добавить пятивалентный мышьяк, то четыре электрона мышьяка образуют ковалентные связи, а пятый остается свободным. Проводимость становится электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа.

При добавлении акцепторной примеси (с меньшей валентностью) в полупроводнике образуются лишние дырки. Например, если в четырехвалентный кристалл германия ввести трехвалентный индий, то одна ковалентная связь останется незавершенной. Проводимость становится дырочной, а полупроводник называют полупроводником p-типа.

Читайте также:  По графику зависимости силы тока в проводнике от напряжения рис 310 определите чему равна сила

Электронно-дырочный переход

В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой, называемый p-n-переходом. Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.

Полупроводниковые приборы и их применение

Полупроводниковый диод

Прибор, в котором используется p-n-переход, называется полупроводниковым диодом.

Электрический ток через контакт полупроводников p-n-типа:

прямой ток через диод

Идет значительный ток.

обратный ток через диод

Ток практически отсутствует.

вольт-амперная характеристика диода

Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.

Правая часть графика соответствует прямому направлению тока, а левая – обратному.

Полупроводниковый диод используется как выпрямитель переменного тока.

полупроводниковый диод

Транзистор

Транзистор имеет два p-n-перехода и используется как усилитель мощности в радиоэлектронных устройствах. Транзистор состоит из двух полупроводников p-типа и одного n-типа или двух полупроводников n-типа и одного p-типа. Эти переходы делят полупроводник на три области, называемые эмиттер, база, коллектор.

транзистор

Интегральные схемы

На основе полупроводниковых кристаллов создаются интегральные схемы, в которых сотни тысяч элементов соединяются в единую электрическую цепь.

интегральная схема

Полупроводники используются при создании:

фоторезисторов , которые находят применение в автоматических выключателях света, индикаторах на ИСЗ;

термисторах , используемых для измерения температуры, в пожарной сигнализации, реле времени;

фотоэлементах , используемых в солнечных батареях;

фотодиодах , используемых для измерения интенсивности света;

фототранзисторах , используемых в различных датчиках;

светодиодах , используемых в качестве источника инфракрасного излучения, знаковых индикаторах, полупроводниковых лазерах.

Подведем итог

Полупроводники по электропроводности занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. К полупроводникам относится большая группа веществ (Si, Ge и др.). В отличие от металлов с ростом температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается.

Проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов и дырок. В чистом кристалле электроны и дырки присутствуют в равном количестве. Такой полупроводник обладает собственной проводимостью.

При наличии примесей в полупроводниках возникает примесная проводимость. При добавлении донорной примеси с валентностью на единицу больше, чем у полупроводника, один электрон остается свободным. Получается полупроводник n-типа.

Если же добавить акцепторную примесь с валентностью на единицу меньше, чем у полупроводника, то в таком полупроводнике концентрация дырок превышает концентрацию электронов. Получается полупроводник p-типа.

Область контакта полупроводников двух типов называется p-n-переходом. Важным свойством p-n-перехода является его односторонняя проводимость. Данное свойство используется в работе полупроводникового диода.

Полупроводники используются при создании транзисторов, термисторов, светодиодов, фотоэлементов, интегральных схем.

В настоящее время полупроводниковые приборы находят широкое применение в радиотехнике, автоматике, вычислительной технике, телемеханике.

Источник



Физика. 10 класс

Конспект урока

Физика, 10 класс

Урок 33. Электрический ток в полупроводниках

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) собственная и примесная проводимость;

3) электрический ток в полупроводниках;

4) зависимость тока от напряжения;

5) зависимость силы тока от внешних условий.

Глоссарий по теме:

Полупроводник — вещество, занимающее промежуточное положение в электропроводности между проводниками и диэлектриками.

Собственная проводимость — проводимость чистых полупроводников

Примесная проводимость — проводимость, вызванная введением примесей.

Полупроводниковый диод представляет собой устройство, содержащее p-n-соединение и способное передавать ток только в одном направлении.

Транзистор представляет собой устройство, содержащее два p-n переходов, прямые направления которых противоположны.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Соцкий Н. Н. Физика. 10 класс. Учебник для образовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 362-371.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач физики. 10-11 класс М.: Дрофа, 2009.

3. Зегря Г.Г. Перел В.И. Основы физики полупроводников. М.: Физматлит, 2009.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

В полупроводниках атомы связаны ковалентными (попарно электронными) связями, которые сильны при низких температурах и освещенности. С ростом температуры и освещенности эти связи могут разрушаться, образуя свободный электрон и «дырку».

Реальные частицы — это только электроны. Электронная проводимость обусловлена движением свободных электронов. Дырочная проводимость вызвана движением связанных электронов, которые переходят от одного атома к другому, поочередно заменяя друг друга, что эквивалентно движению «дырок» в противоположном направлении. «Дырке» условно приписывают «+» заряд.

Читайте также:  Номинальная мощность номинальное напряжение род тока частота тока

В чистых полупроводниках концентрация свободных электронов и «дырок» одинакова.

Примеси, которые легко отдают электроны, называются донорными. Если мы их добавим, мы получим полупроводник n-типа с электронной проводимостью.

Примеси, которые легко принимают электроны, называются акцепторными. Если мы их добавим, мы получим полупроводник р-типа с дырочной проводимостью.

Когда два полупроводника с разными типами проводимости входят в контакт, образуется так называемый p-n-переход. Он имеет одностороннюю проводимость. При контакте полупроводников p- и n-типа в результате диффузии электронов в полупроводник р-типа и дырок в полупроводник n-типа образуется контактное электрическое поле. Для основных носителей заряда создан барьерный слой.

При включении в цепь p-n-перехода, когда область с электронной проводимостью связана с отрицательным полюсом источника тока, а область с дырочной проводимостью с положительным полюсом, внешнее электрическое поле ослабляет контактное поле и обеспечивает ток значительной силы, называемый прямым и обусловленным движением основных носителей заряда.

Когда переход включён обратном направлении, внешнее поле усиливает контактное поле, а пограничный слой обеднен основными носителями заряда. Очень малый ток течёт из-за движения через р-п-переход неосновных носителей заряда, которых очень мало.

Полупроводниковый диод представляет собой устройство, содержащее p-n-переход и способное пропускать ток в одном направлении и не передавать его в противоположном направлении.

Транзистор или триод полупроводника — это устройство, содержащее два p-n-перехода, прямые направления которых противоположны.

Современная электроника основана на микросхемах и микропроцессорах, которые включают в себя огромное количество транзисторов. Транзисторы стали широко распространены в современных технологиях. Они заменили электронные лампы в электрических цепях научной, промышленной и бытовой техники

Примеры и разбор решения заданий

1. Выберите правильный ответ на вопрос: «Почему сопротивление полупроводников уменьшается с ростом температуры?»

1) концентрация свободных носителей заряда уменьшается;

2) концентрация свободных носителей заряда увеличивается;

3) скорость электронов увеличивается.

Правильный вариант: 2) концентрация свободных носителей заряда увеличивается.

Подсказка: обратите внимание, что при нагревании полупроводников в них образуется больше свободных носителей заряда.

2. Решите задачу: Концентрация электронов проводимости в германии при комнатной температуре n = 3·10 19 м -3 . Плотность германия ρ = 5400 кг/м 3 , молярная масса германия μ = 0,073 кг/моль. Каково отношение числа электронов проводимости к общему числу атомов?

Источник

Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках без примеси

Каким типом проводимости обладают чистые полупроводники?

Отзыв

Электронной и дырочной

Вопрос 3

Текст вопроса

Каким типом проводимости обладают полупроводники с акцепторной примесью?

Отзыв

В основном дырочной

Вопрос 4

Текст вопроса

Каким типом проводимости обладают полупроводники с донорной примесью?

Отзыв

В основном электронной

Вопрос 5

Текст вопроса

К полупроводнику р—п-типа подключен источник тока, как показано на рисунке. Будет ли амперметр регистрировать ток в цепи?

Отзыв

Вопрос 6

Текст вопроса

К полупроводнику р—п-типа подключен источник тока, как показано на рисунке. Будет ли амперметр регистрировать ток в цепи?

Отзыв

Вопрос 7

Текст вопроса

На рисунках представлены три варианта включения полупроводниковых диодов в электрическую цепь с одним и тем же источником тока. В каком случае сила тока в цепи будет иметь максимальное значение?

Отзыв

Вопрос 8

Текст вопроса

Какую проводимость может иметь база транзистора?

Отзыв

Может иметь дырочную или электронную проводимость

Вопрос 9

Текст вопроса

Чем объясняется малая толщина базы в транзисторе?

Отзыв

Необходимо, чтобы попадающие в базу с эмиттера основные носители зарядов не успевали рекомбинировать.

Вопрос 10

Текст вопроса

67FF6E Электрический ток в газах обусловлен упорядоченным движением

Отзыв

отрицательных и положительных ионов, электронов

Вопрос 11

Текст вопроса

86B578 Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках, не содержащих примесей?

Отзыв

электронами и дырками

Вопрос 12

Текст вопроса

28E9F4 Какими носителями заряда создается электрический ток в растворах и расплавах электролитов?

Отзыв

Вопрос 13

Текст вопроса

6E8FDA Ток в металлах создается движением

Отзыв

Вопрос 14

Текст вопроса

BD6BAE Перенос вещества происходит в случае прохождения электрического тока через

Отзыв

электролиты и газы

Вопрос 15

Текст вопроса

A29B92 Какими носителями электрического заряда создается ток в газах и в электролитах?

Отзыв

в газах – электронами и ионами, в электролитах – только ионами

Читайте также:  Зарядный ток для литиевых аккумуляторов

Вопрос 16

Текст вопроса

8CE394 Какими носителями электрического заряда создается ток в водном растворе поваренной соли?

Отзыв

Вопрос 17

Текст вопроса

41A8CA В каких средах при прохождении электрического тока не происходит переноса вещества?

Отзыв

металлах и полупроводниках

Вопрос 18

Текст вопроса

Ток в металлах создается движением

только отрицательных ионов

Отзыв

Вопрос 19

Текст вопроса

На рисунке показаны два сосуда с раствором медного купороса, соединенные последовательно с источником тока, напряжение на выходных клеммах которого и полярность клемм заданы. На каких из угольных электродов, опущенных в сосуды, будет выделяться медь при пропускании тока через раствор?

Отзыв

только на 2 и 4

Вопрос 20

Текст вопроса

Электронная пушка создает пучок электронов в стеклянной вакуумированной камере. Все электроны, покинувшие раскаленный катод пушки, покидают катод и ударяются в экран электронно-лучевой трубки. Если увеличить ускоряющее напряжение в пушке в 2 раза, то сила тока, идущего в вакууме через трубку:

возрастет примерно в 4 раза

Отзыв

возрастет примерно в√2 раз

Вопрос 21

Текст вопроса

Источник тока присоединили к двум пластинам, опущенным в раствор поваренной соли. Сила тока в цепи равна 0,2 А. Какой заряд проходит между пла­стинами в ванне за 2 мин?

Отзыв

Вопрос 22

Текст вопроса

Какими носителями электрического заряда создается ток в полупроводниках, не содержащих примесей?

Отзыв

Вопрос 23

Текст вопроса

Какими носителями электрического заряда создается ток в полупроводниках, не содержащих примесей?

Отзыв

электронами и дырками

Вопрос 24

Текст вопроса

Какой из приведенных графиков зависимости удельного сопротивления материала от температуры относится к полупроводникам?

Отзыв

Вопрос 25

Текст вопроса

Стержни из металла и полупроводника нагревают на ΔT градусов каждый. При этом

Отзыв

сопротивление металлического стержня увеличится, а сопротивление стержня из полупроводника уменьшится

Вопрос 26

Текст вопроса

При нагревании на несколько градусов сопротивление полупроводника без примесей уменьшилось в 100 раз. Это объясняется тем, что

Отзыв

примерно в 100 раз увеличилась концентрация свободных носителей заряда

Вопрос 27

Текст вопроса

В четырехвалентный кремний добавили в первом опыте трехвалентный химический элемент, а во втором — пятивалентный элемент. Каким типом проводимости в основном будет обладать полупроводник в каждом случае?

Отзыв

в первом случае — дырочной, во втором случае — электронной

Вопрос 28

Текст вопроса

На рисунке показана схема полупроводникового диода, который изготавливают, капая расплавленный трехвалентный индий на примесный кремниевый полу­проводник, в котором содержится небольшая примесь пятивалентного фосфора. В какой из зон основными носителями заряда является

Отзыв

Вопрос 29

Текст вопроса

Концентрацию донорной примеси в полупроводнике увеличивают в два раза. При этом примерно в 2 раза

Отзыв

увеличивается электронная проводимость

Вопрос 30

Текст вопроса

710B56 Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с акцепторными примесями?

Отзыв

В основном дырочной

Вопрос 31

Текст вопроса

A482ED Какой тип проводимости преобладает в полупроводниковых материалах с донорными примесями?

Отзыв

Вопрос 32

Текст вопроса

466F6D Какими носителями электрического заряда создается ток в металлах и беспримесных полупроводниках?

Отзыв

в металлах только электронами, в полупроводниках электронами и «дырками»

Вопрос 33

Текст вопроса

р-п — переход присоединен через металлические контакты к источнику тока так, что к р-зоне присоединена отрицательная клемма источника. Если током не­основных носителей зарядов пренебречь ток

в р-зоне и п-зоне перехода обеспечивается в равной степени движением дырок и электронов

в р-зоне перехода обеспечивается в основном движением электронов, в п-зоне — дырок

в р-зоне перехода обеспечивается в основном движением дырок, в n-зоне — электронов

Отзыв

Вопрос 34

Текст вопроса

Какой из графиков, представленных на рисунке, соответствует вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, включенного в прямом направлении?

Отзыв

Вопрос 35

Текст вопроса

К источнику тока присоединены резистор и параллельно ему полупроводниковый диод. У источника можно менять полярность напряжения. При одной полярности напряжения сила тока в источнике равна I, при другой I/2. Сравните сопротивление резистора R и внутреннее сопротивление источника r. Сопротивление диода, включенного в прямом направления, считать равным нулю.

Источник