Полупроводники. Полупроводниковые приборы

Полупроводники – вещества, занимающие промежуточное положение между металлами и диэлектриками. К полупроводникам относятся кремний, германий, индий, мышьяк и т. д.

При низких температурах полупроводники ведут себя как диэлектрики, а при высоких – как металлы. В кристаллах атомы и электроны прочно связаны между собой. При низких температурах эта связь не разрушается, поэтому полупроводник ведёт себя как диэлектрик. При нагревании энергия электронов повышается, они могут оторваться от атома и оставаться свободными. В электрическом поле они перемещаются по кристаллу, образуя электрический ток.

Проводимость полупроводников, обусловленная наличием свободных электронов, называют электронной проводимостью.

При разрыве связи на месте ушедшего электрона образуется место с недостающим электроном – дырка. Дырка имеет положительный заряд. Она тоже свободно перемещается по кристаллу. Такая проводимость, обусловленная перемещением дырок, называется дырочной.

Электронная и дырочная проводимость – это собственная проводимость полупроводников.

При наличии примесей возникает дополнительная примесная проводимость.

При наличии примесей можно создавать полупроводники с избытком электронов или дырок. Полупроводники делятся на полупроводники Р-типа и n – типа. Возьмём 4-х валентный кремний и добавим к нему 5-и валентный мышьяк. 4 электрона мышьяка участвуют в связях с атомами кремния, 5-ый электрон остаётся лишним. Примеси, отдающие электроны называются донорными. В таком полупроводнике основным носителем заряда является электрон, а неосновным – дырка. Такой полупроводник называется полупроводником n – типа.

Возьмём 4-х валентный кремний и добавим к нему 3-и валентный индий. 4 электрона мышьяка участвуют в связях с атомами индия. Индию не хватает одного электрона. Лишней оказывается дырка. В таком полупроводнике основным носителем заряда является дырка, а неосновным – электрон. Такой полупроводник называется полупроводником Р – типа. Примеси, с недостатком электронов называются акцепторными. Р- n контакт используют в полупроводниковых приборах – диодах. Диод пропускает ток в одном направлении, т.е. обладает односторонней проводимостью. На схемах диод обозначают так: Диоды применяют в выпрямителях, радиотехнике, на искусственных спутниках, космических кораблях. Они имеют большой срок службы, но чувствительны к повышению температуры. Контакт Р- n –Р перехода используют в транзисторах. Эти приборы заменяют электронные лампы в электрических цепях, в бытовой аппаратуре, в транзисторных приёмниках.

Полупроводниковые приборы, в которых используется зависимость сопротивления от температуры, называются термисторами. Их используют для дистанционного измерения температур, в противопожарной сигнализации.

Полупроводниковые приборы, в которых используется зависимость сопротивления от освещённости, называются фоторезисторами. Их используют для регистрации и измерения слабых световых потоков, определяют качество поверхностей. контролируют размеры изделий, автоматически «включают» и «выключают» освещение улиц, открывают и закрывают двери, в метро и т. д.