Общие сведения о полупроводниках
На использовании возможностей p-n-переходов основаны важнейшие применения полупроводников в электротехнике. Сюда относятся различные типы как мощных, так и маломощных выпрямителей, усилителей и генераторов. Полупроводниковые системы могут быть с успехом использованы для преобразования различных видов энергии в энергию электрического тока с такими значениями коэффициента преобразования, которые… Читать ещё >
Общие сведения о полупроводниках (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Большая группа веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре лежит между удельными сопротивлениями проводников и диэлектриков, может быть отнесена к полупроводникам. Электропроводность полупроводников в сильной степени зависит от внешних энергетических воздействий, а так же от различных примесей, иногда в ничтожных количествах присутствующих в теле собственного полупроводника.
Управляемость электропроводностью полупроводников температурой, светом, электрическим полем, механическими усилиями положена соответственно в основу принципа действия терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резисторов (варисторов), тензорезисторов и т. д.
Наличие у проводников двух типов электропроводности — «электронной» (n) и «электронно-дырочной» (p) позволяет получить полупроводниковые изделия с p-n-переходом.
При существовании в полупроводнике p-n-перехода возникает запрещающий слой, которым обуславливается выпрямительный эффект для переменного тока. Наличие двух и более взаимно связанных переходов позволяет получить управляемые системы — транзисторы.
На использовании возможностей p-n-переходов основаны важнейшие применения полупроводников в электротехнике. Сюда относятся различные типы как мощных, так и маломощных выпрямителей, усилителей и генераторов. Полупроводниковые системы могут быть с успехом использованы для преобразования различных видов энергии в энергию электрического тока с такими значениями коэффициента преобразования, которые делают их сравнимыми с существующими преобразователями других типов, а иногда и превосходящими их.
Примерами полупроводниковых преобразователей могут служить солнечные батареи (с к.п.д. порядка 11%). При помощи полупроводников можно получить и охлаждение на несколько десятков градусов.
Использующиеся в практике полупроводниковые материалы могут быть подразделены на простые полупроводники (элементы); полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы (например, керамические полупроводники); стеклообразные и жидкие полупроводники.
Простых полупроводников существует около десяти, они приведены в таблице. В современной техники особое значение получили германий, кремний и селен.
Таблица 1 Простые электронные полупроводники
Элемент. | Группа в таблице Менделеева. | Ширина запрещенной зоны, эВ. | Элемент. | Группа в таблице Менделеева. | Ширина запрещенной зоны, эВ. |
Бор В. | III. | 1,1. | Мышьяк As. | V. | 1,2. |
Кремний Si. | IV. | 1,12. | Сера S. | VI. | 2,5. |
Германий Ge. | IV. | 0,72. | Селен Se. | VI. | 1,7. |
Фосфор P. | V. | 1,5. | Теллур Te. | VI. | 0,36. |
Йод I. | VII. | 1,25. |
Примечание. В некоторых модификациях свойствами полупроводников обладают еще олово (серое), сурьма и углерод.
Изготовленные из полупроводниковых материалов приборы обладают целым рядом преимуществ, к ним относятся:
- 1) большой срок службы;
- 2) малые габариты и вес;
- 3) простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов);
- 4) полупроводниковые приборы, заменяющие электронные лампы, не имеют цепей накала, потребляют незначительную мощность и обладают малой инерционностью;
- 5) при освоении в массовом производстве они экономически целесообразны.
Контрольные вопросы:
- 1. Проводниковые материалы.
- 2. Материалы высокой проводимости. Сверхпроводники и криопроводники.
- 3. Общие сведения о полупроводниках.