Публикация материалов

Темы исследований

Наш баннер

Мы будем благодарны, если Вы установите наш баннер!
Баннер сайта Обучонок
Код баннера:
<a href="https://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="https://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Исследовательские работы и проекты учащихся"></a>
Все баннеры...
полупроводник
Тематика: 
Физика
Автор работы: 
Тарасов Никита
Руководитель проекта: 
Бибиков Дмитрий Николаевич
Учреждение: 
МАОУ Лицей № 180 г. Нижнего Новгорода
Класс: 
11

В индивидуальной учебной работе по физике на тему «Применение полупроводникового диода и принцип его действия» рассматривается понятие "полупроводник", дает определение простым полупроводникам, полупроводниковым химическим соединениям и полупроводниковым комплексам.

Подробнее о работе:


В рамках исследовательской работы по физике о полупроводниковом диоде были рассмотрены чистые полупроводники и примесные полупроводники, среди которых германий, кремний, полупроводниковые соединения типа АIIIВV, твердые растворы на основе соединений типа АIIIВV, полупроводниковые соединения типа АIIВVI и полупроводниковые соединения типа АIVВVI. В практической части работы представлены графики, подготовленные учащимся для изготовления полупроводникового диода.

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Применение полупроводникового диода и принцип его действия» учащийся 11 класса особое внимание уделил изучению строения полупроводникового диода, его показателей в состоянии покоя, а также работу при обратном и прямом включении. В рамках проекта был рассмотрен принцип действия и способы применения выпрямительного диода, полупроводникового стабилитрона, туннельного диода, обращенного диода, варикапа, светоизлучающих диодов и фотодиодов.

Оглавление

Введение
1. Полупроводник.
2. Общие сведения о материалах.
3. Полупроводниковый диод.
4. Применение и принцип действия полупроводникового диода
Заключение
Литература

Введение


К полупроводникам относятся материалы, свойства которых частично схожи со свойствами проводников, частично со свойствами диэлектриков. К ним относится большое количество веществ с электронной электропроводностью.

Основной особенностью полупроводников является их способность изменять свои свойства под влиянием различных внешних воздействий (изменение температуры, приложение электрического или магнитного полей и т.д.). Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. С введением примеси изменяется не только значение проводимости, но и характер её температурной зависимости.

Электрический ток в полупроводниках связан с дрейфом носителей заряда. Появление носителей заряда в полупроводниках определяется химической частотой и температурой.

Среди полупроводниковых материалов электронные полупроводники, полупроводниковые химические соединения и твердые растворы. Электрические свойства полупроводников определяются зонной структурой и содержанием примесей.

При любой температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике за счет теплового возбуждения происходит генерация свободных электронов и дырок. Однако с процессом генерации обязательно протекает обратный процесс – рекомбинации носителей заряда. Основной характеристикой рекомбинации является время жизни.

Основным материалов полупроводниковой электроники является кремний. Для изготовления полупроводниковых приборов и устройств микроэлектроники используют как монокристаллические, так и поликристаллические материалы.

Цель: Исследовать работу полупроводникового диода.

Задачи:

  1. Измерить вольт-амперную характеристику диода.
  2. Изучить свойства p-n переходу у диода.

Полупроводник

Полупроводник — материал, по удельной проводимости занимающий промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающийся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Полупроводниками являются кристаллические вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет порядка электрон-вольта (эВ). Например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам (около 7 эВ), а арсенид индия — к узкозонным (0,35 эВ). К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.).

Атом другого химического элемента в чистой кристаллической решётке (например, атом фосфора, бора и т. д. в кристалле кремния) называется примесью. В зависимости от того, отдаёт ли примесной атом электрон в кристалл (в вышеприведённом примере – фосфор) или захватывает его (бор), примесные атомы называют донорными или акцепторными. Характер примеси может меняться в зависимости от того, какой атом кристаллической решётки она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается.

Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

Общие сведения о материалах


Все полупроводниковые материалы делятся на простые полупроводники (ПП) или элементы, полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы. В последнее время также изучаются стеклообразные и жидкие полупроводники. Простых ПП существует околодесяти. В современной технике особое значение приобрели кремний (Si), германий (Ge) и, частично, селен (Se).

Материалы Атомный № D W, эВ Подвижн. электронов, см2/В* с Подвижн. дырок, см2/В* с
Ge 32 0.67 3900 1900
Si 14 1.12 1400 500
Se 34 1.79 - 0.2* 10-4

Полупроводниковыми химическими соединениями являются соединения элементов различных групп таблицы Менделеева, соответствующие общим формулам АIIВVI (CdS, ZnSe), АIIIВV(InSb, GaAs, GaP ), АIVВVI (PbS, PbSe, PbTe), также некоторые оксиды и вещества сложного состава.

AIII BV

Материалы D W, эВ Подвижн. электронов, см2/В* с Подвижн. дырок, см2/В* с
GaSb 0.7 5000 800
InSb 0.18 80000 1000
GaAs 1.4 8500 400
InAs 0.35 30000 500

AII BVI

Материалы D W, эВ Подвижн. электронов ,с см2/В* с Подвижн. дырок, см2/В* с
ZnS 3.74 140 5
CdS 2.53 340 110
HgS 1.78 700 -
ZnSe 2.73 260 15

AIVBVI

Материалы D W, эВ Подвижн. электронов, см2/В* с Подвижн. дырок, См2/В* с
PbS 0.39 600 700
CdS 0.27 1200 1000
HgS 0.32 1800 900

К полупроводниковым комплексам можно отнести вещества с полупроводящей или проводящей фазой и карбида кремния, графита, сцепленных керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются тирит, силит и др. c шириной запрещенной зоны 0.75 ч 1.35 эВ.

Перейти к разделу: 2. Чистые полупроводники

Содержание:

Партнеры и статистика