Curentul electric în semiconductori

Semiconductors numite clase de materiale, a căror creșteri de temperatură cu o creștere a conductivității, rezistența electrică scade. Acești semiconductori sunt fundamental diferite de metale.

semiconductori tipice sunt cristale de germaniu și siliciu în care atomii sunt unite legătură de valență Cova. Atunci când toate temperaturile sunt în semiconductori, electroni liberi. Electronii liberi sub influența unui câmp electric extern poate fi mutat în cristal, creând un curent de conducție de electroni. Prin îndepărtarea electronilor din învelișul exterior al unuia dintre atomii de zăbrele conduce la transformarea atomului într-un ion pozitiv. Acest ion poate fi neutralizat prin captarea unui electron de la un atom învecinate. Mai mult, ca urmare a tranzițiilor de electroni din atomii de ioni pozitivi este un proces de mișcare în spațiu cip haotic cu electron lipsă. Aparent, acest proces este perceput ca fiind în mișcare o sarcină electrică pozitivă, numită gaura.

Atunci când sunt plasate în cristal câmp electric ia naștere mișcarea ordonată a găurilor - hole conducție curent.

In mod ideal cip semiconductor curent electric generat mișcare număr egal de electroni încărcați negativ și găuri încărcate pozitiv. conductivitate Ideal în semiconductori numite conductivitate intrinsecă.

Proprietățile semiconductoare depind puternic de conținutul de impurități. Impuritățile sunt de două tipuri - donatorul și acceptor.

Impurități, donoare de electroni și crearea de conductivitate de electroni, nazyvayutsyadonornymi (impurități care are o valență mai mare decât cea a semiconductorului principal). Semiconductori în care concentrația de electroni mai mare decât concentrația de găuri, numite semiconductori de tip n.

Impuritățile, creând electroni și găuri interesante se deplasează astfel, fără a crește numărul de electroni de conducție, numit acceptorul (impuritate care are o valență mai mică decât semiconductor principal).

La temperaturi scăzute, principalii purtători în chip semiconductor cu o impuritate acceptor sunt găuri în loc de purtători majoritari - electroni. Semiconductori în care concentrația gaura depășește concentrația electronilor de conducție, numite semiconductori gaura sau semiconductori de tip p. Luați în considerare contactul dintre doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate.

Peste limita acestor materiale semiconductoare de difuzie reciprocă a purtătorilor majoritari: electronii din n-semiconductor este difuzat în p-semiconductor și găurile din p-semiconductor în n-semiconductor. Ca parte rezultat, n-semiconductor se invecineaza cu contactul, vor fi epuizate de electroni, și se formează o sarcină pozitivă în exces, datorită prezenței ionilor de impuritate goale. Deplasarea găurilor din p-n-semiconductor în semiconductor duce la sarcină negativă în exces în porțiunea de delimitare a p-semiconductor. Ca rezultat, un strat dublu electric este format, iar contactul se produce un câmp electric care împiedică difuzia ulterioară a purtătorilor de sarcină majoritară. Acest strat este numit de blocare.

Câmpul electric extern afectează conductivitatea electrică a stratului de barieră. Dacă semiconductori sunt conectate la sursa așa cum se arată în Fig. 55, apoi, sub influența unui extern purtători de sarcină majoritate câmp electric - electronii liberi în n-semiconductor și găurile din p-semiconductor - se vor deplasa unul către altul la interfața dintre semiconductor, grosimea p-n-tranziție este redusă, prin urmare, rezistența sa scade. În acest caz, curentul este limitat la rezistența externă. O astfel de direcție a câmpului electric extern numit directă. încorporarea directă a p-n-tranziție corespunde secțiunii 1 din curent-tensiune caracteristică (vezi. fig. 57).

Purtătorii curentului electric în diferite media și caracteristicile curent-tensiune sunt rezumate în tabelul. 1.

Dacă semiconductori sunt conectate la sursa așa cum se arată în Fig. 56, electronii din n-semiconductor și găurile din p-semiconductor se va deplasa sub influența unui câmp electric extern de la granița în direcții opuse. Grosimea stratului de barieră și, în consecință crește rezistența acesteia. Cu o astfel de direcție a câmpului electric extern - opus (blocare) trec prin interfața numai purtătorilor minoritari, concentrația de care este mult mai mică decât principal, iar curentul este practic zero. includerea p-n porțiune joncțiune inversă 2 corespunde curent-tensiune caracteristică (fig. 57).

Astfel, p-n joncțiunea are o conductivitate asimetrică. Această proprietate este utilizată în diode semiconductoare care conțin un p-n-tranziție, și utilizat de exemplu pentru rectificarea unui curent alternativ sau de detectare.

Semiconductori sunt utilizate pe scară largă în echipamente electronice moderne.

Dependența rezistenței electrice a temperaturii metalului utilizate în dispozitive semiconductoare speciale semiconductoare - termistor. Dispozitivele care utilizează proprietățile cristalelor semiconductoare schimbă rezistența electrică atunci când sunt iluminate cu lumină, numit fotorezistoare.

Curentul electric în vid

În cazul în care doi electrozi sunt plasate într-un recipient etanș și se aerisește vasul, curentul electric nu se produce într-un vid - nici un purtător de curent electric. American savant T. A. Edison (1847-1931) în 1879 g. A descoperit că un curent electric poate avea loc într-un tub de sticlă cu vid, în cazul în care unul dintre electrozii acestea sunt încălzite la o temperatură ridicată. Phenomenon emisiei de electroni liberi de pe suprafața corpurilor încălzite numite emisie termionică. Lucru care trebuie făcut pentru eliberarea electronului de la suprafața corpului se numește funcția de lucru. Fenomenul de emisie thermionic datorită faptului că o creștere a temperaturii corpului crește energia cinetică a electronilor într-un material. În cazul în care energia cinetică depășește funcția de lucru, se poate depăși efectul forțelor de atracție din ionii pozitivi și ieșirea din suprafața corpului într-un vid. Pe fenomenul muncii de emisie termionică pe baza diferitelor tuburi de electroni.