Plan de cours sur le thème des matériaux semi-conducteurs. Plan - résumé d'un cours de technologie sur le thème : « Diode semi-conductrice. Méthodologie du cours

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Présentation de la leçon

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Leçon en 10e année.

Sujet: R- Et n- les types. Diode semi-conductrice. Transistors."

Objectifs:

éducatif: se faire une idée des porteurs de charge électriques libres dans les semi-conducteurs en présence d'impuretés du point de vue de la théorie électronique et, sur la base de ces connaissances, découvrir l'essence physique de la jonction p-n ; apprendre aux étudiants à expliquer le fonctionnement des dispositifs semi-conducteurs, sur la base de la connaissance de l'essence physique de la jonction pn ;
développement: développer la pensée physique des élèves, la capacité de formuler des conclusions de manière indépendante, développer l'intérêt cognitif, l'activité cognitive ;
éducatif: poursuivre la formation de la vision scientifique du monde des écoliers.

Matériel : présentation sur le thème :« Semi-conducteurs. Courant électrique à travers un contact semi-conducteur R- Et n- les types. Diode semi-conductrice. Transistor", projecteur multimédia.

Pendant les cours

I. Moment organisationnel.

II. Apprendre du nouveau matériel.

Diapositive 1.

Diapositive 2. Semi-conducteur – une substance dans laquelle la résistivité peut varier sur une large plage et diminue très rapidement avec l'augmentation de la température, ce qui signifie que la conductivité électrique (1/R) augmente.

On l'observe dans le silicium, le germanium, le sélénium et dans certains composés.

Diapositive 3.

Mécanisme de conduction dans les semi-conducteurs

Diapositive 4.

Les cristaux semi-conducteurs ont un réseau cristallin atomique, où la partie externe Diapositive 5. les électrons sont liés aux atomes voisins par des liaisons covalentes.

À basse température, les semi-conducteurs purs ne possèdent pas d’électrons libres et se comportent comme des isolants.

Les semi-conducteurs sont purs (sans impuretés)

Si le semi-conducteur est pur (sans impuretés), alors il possède sa propre conductivité, qui est faible.

Il existe deux types de conductivité intrinsèque :

Diapositive 6. 1) électronique (conductivité de type "n")

À basse température dans les semi-conducteurs, tous les électrons sont liés aux noyaux et la résistance est élevée ; À mesure que la température augmente, l'énergie cinétique des particules augmente, les liaisons se rompent et des électrons libres apparaissent - la résistance diminue.

Les électrons libres se déplacent à l’opposé du vecteur d’intensité du champ électrique.

La conductivité électronique des semi-conducteurs est due à la présence d'électrons libres.

Diapositive 7.

2) trou (type de conductivité "p")

À mesure que la température augmente, les liaisons covalentes entre les atomes, réalisées par les électrons de valence, sont détruites et des endroits où il manque un électron - un « trou » - se forment.

Il peut se déplacer à travers le cristal, car sa place peut être remplacée par des électrons de valence. Déplacer un « trou » équivaut à déplacer une charge positive.

Le trou se déplace dans la direction du vecteur d’intensité du champ électrique.

En plus de l'échauffement, la rupture des liaisons covalentes et l'émergence d'une conductivité intrinsèque dans les semi-conducteurs peuvent être provoquées par l'éclairage (photoconductivité) et l'action de champs électriques puissants. Par conséquent, les semi-conducteurs ont également une conductivité par trous.

La conductivité totale d’un semi-conducteur pur est la somme des conductivités des types « p » et « n » et est appelée conductivité électron-trou.

Semi-conducteurs avec impuretés

De tels semi-conducteurs ont leur propre + conductivité des impuretés.

La présence d'impuretés augmente considérablement la conductivité.

Lorsque la concentration d’impuretés change, le nombre de porteurs de courant électrique (électrons et trous) change.

La capacité de contrôler le courant est à la base de l’utilisation généralisée des semi-conducteurs.

Exister:

Diapositive 8. 1) impuretés du donneur (don)– sont des fournisseurs supplémentaires d'électrons aux cristaux semi-conducteurs, cèdent facilement des électrons et augmentent le nombre d'électrons libres dans le semi-conducteur.

Diapositive 9. Ce sont les conducteurs "n" – tapez, c'est à dire. semi-conducteurs avec des impuretés donneuses, où le porteur de charge principal est constitué d'électrons et le porteur de charge minoritaire est constitué de trous.

Un tel semi-conducteur possède conductivité des impuretés électroniques. Par exemple, l'arsenic.

Diapositive 10. 2) accepteur d'impuretés (réception)– créer des « trous », captant les électrons en eux-mêmes.

Ce sont des semi-conducteurs "p" - tapez, c'est à dire. semi-conducteurs avec des impuretés accepteurs, où le porteur de charge principal est constitué de trous et le porteur de charge minoritaire est constitué d'électrons.

Un tel semi-conducteur possède conductivité des impuretés du trou. Diapositive 11. Par exemple, l'indium. Diapositive 12.

Considérons quels processus physiques se produisent lorsque deux semi-conducteurs ayant des types de conductivité différents entrent en contact ou, comme on dit, dans une jonction pn.

Diapositive 13-16.

Propriétés électriques de la jonction pn

La jonction "p-n" (ou jonction électron-trou) est la zone de contact de deux semi-conducteurs où la conductivité passe de l'électronique au trou (ou vice versa).

De telles régions peuvent être créées dans un cristal semi-conducteur en introduisant des impuretés. Dans la zone de contact de deux semi-conducteurs de conductivités différentes, une diffusion mutuelle aura lieu. des électrons et des trous et une couche électrique de blocage est formée. Le champ électrique de la couche de blocage empêche le passage ultérieur des électrons et des trous à travers la frontière. La couche de blocage a une résistance accrue par rapport aux autres zones du semi-conducteur.

Le champ électrique externe affecte la résistance de la couche barrière.

Dans le sens direct (traversant) du champ électrique externe, le courant électrique traverse la frontière de deux semi-conducteurs.

Parce que les électrons et les trous se rapprochent les uns des autres vers l'interface, puis les électrons, traversant la frontière, remplissent les trous. L'épaisseur de la couche barrière et sa résistance diminuent continuellement.

Mode de débit de la jonction p-n :

Lorsque le champ électrique externe est dans une direction bloquante (inverse), aucun courant électrique ne traversera la zone de contact de deux semi-conducteurs.

Parce que À mesure que les électrons et les trous s’éloignent de la frontière dans des directions opposées, la couche de blocage s’épaissit et sa résistance augmente.

Mode de blocage jonction p-n:

Ainsi, la transition électron-trou a une conductivité unidirectionnelle.

Diodes semi-conductrices

Un semi-conducteur avec une jonction p-n est appelé diode semi-conductrice.

- Les gars, écrivez un nouveau sujet : « Diode semi-conductrice ».
"Quel genre d'idiot y a-t-il ?", a demandé Vasechkin avec un sourire.
- Pas un idiot, mais une diode ! – le professeur a répondu : « Une diode, ce qui signifie qu’elle a deux électrodes, une anode et une cathode. » Est-ce que tu comprends?
"Et Dostoïevski a une telle œuvre -" L'Idiot ", a insisté Vasechkin.
- Oui, il y en a, et alors ? Vous êtes dans un cours de physique, pas de littérature ! S'il vous plaît, ne confondez plus une diode avec un idiot !

Diapositive 17 à 21.

Lorsqu'un champ électrique est appliqué dans une direction, la résistance du semi-conducteur est élevée, dans la direction opposée, la résistance est faible.

Les diodes semi-conductrices sont les principaux éléments des redresseurs AC.

Diapositive 22 à 25.

Transistors sont appelés dispositifs semi-conducteurs conçus pour amplifier, générer et convertir des oscillations électriques.

Transistors semi-conducteurs - les propriétés des jonctions "p-n" sont également utilisées - les transistors sont utilisés dans les circuits des appareils radioélectroniques.

La grande « famille » de dispositifs semi-conducteurs appelés transistors comprend deux types : bipolaires et à effet de champ. Les premiers d'entre eux, afin de les distinguer d'une manière ou d'une autre des seconds, sont souvent appelés transistors ordinaires. Les transistors bipolaires sont les plus utilisés. Nous commencerons probablement par eux. Le terme « transistor » est formé de deux mots anglais : transfert – convertisseur et résistance – résistance. Sous une forme simplifiée, un transistor bipolaire est une plaquette semi-conductrice avec trois régions alternées (comme dans un gâteau en couches) de conductivité électrique différente (Fig. 1), qui forment deux jonctions p – n. Les deux régions extrêmes ont une conductivité électrique d’un type, celle du milieu a une conductivité électrique d’un autre type. Chaque zone possède sa propre broche de contact. Si la conductivité électrique des trous prédomine dans les régions extérieures et la conductivité électronique au milieu (Fig. 1, a), alors un tel dispositif est appelé transistor de structure p – n – p. Au contraire, un transistor avec une structure n – p – n a des régions avec une conductivité électrique électronique le long des bords, et entre elles se trouve une région avec une conductivité électrique des trous (Fig. 1, b).

Lorsqu'une tension positive est appliquée à la base d'un transistor de type n-p-n, celui-ci s'ouvre, c'est-à-dire que la résistance entre l'émetteur et le collecteur diminue, et lorsqu'une tension négative est appliquée, au contraire, il se ferme et plus le courant est fort, plus il s'ouvre ou se ferme. Pour les transistors à structure pnp, l'inverse est vrai.

La base d'un transistor bipolaire (Fig. 1) est une petite plaque de germanium ou de silicium avec une conductivité électrique électronique ou à trous, c'est-à-dire de type n ou de type p. Des boules d’éléments d’impuretés sont fondues sur la surface des deux côtés de la plaque. Lorsqu'il est chauffé à une température strictement définie, une diffusion (pénétration) d'éléments d'impuretés se produit dans l'épaisseur de la plaquette semi-conductrice. De ce fait, deux régions apparaissent dans l’épaisseur de la plaque, opposées en conductivité électrique. Une plaque de germanium ou de silicium de type p et les régions de type n créées dans celle-ci forment un transistor de structure n-p-n (Fig. 1, a), et une plaque de type n et les régions de type p créées dans celle-ci forment un transistor. de la structure pnp (Fig. 1, b).

Quelle que soit la structure du transistor, sa plaque du semi-conducteur d'origine est appelée la base (B), la région de plus petit volume qui lui est opposée en termes de conductivité électrique est l'émetteur (E), et une autre région similaire de plus grand volume est le collecteur (K). Ces trois électrodes forment deux jonctions p-n : entre la base et le collecteur - le collecteur, et entre la base et l'émetteur - l'émetteur. Chacun d'eux est similaire dans ses propriétés électriques aux jonctions p-n des diodes semi-conductrices et s'ouvre aux mêmes tensions directes à leurs bornes.

Les désignations graphiques conventionnelles des transistors de différentes structures diffèrent uniquement en ce que la flèche symbolisant l'émetteur et la direction du courant à travers la jonction de l'émetteur, pour un transistor p-n-p, fait face à la base, et pour un transistor n-p-n, elle fait face à l'opposé de la base.

Diapositive 26 à 29.

III. Consolidation primaire.

Quelles substances sont appelées semi-conducteurs ?
Quel type de conductivité est appelé électronique ?
Quelle autre conductivité est observée dans les semi-conducteurs ?
Quelles impuretés connaissez-vous maintenant ?
Quel est le mode de débit d’une jonction p-n ?
Quel est le mode de blocage d’une jonction p-n ?
Quels dispositifs semi-conducteurs connaissez-vous ?
Où et pour quoi les dispositifs semi-conducteurs sont-ils utilisés ?

IV. Consolidation des acquis

Comment la résistivité des semi-conducteurs change-t-elle lorsqu’ils sont chauffés ? Sous éclairage ?
Le silicium sera-t-il supraconducteur s’il est refroidi à une température proche du zéro absolu ? (non, la résistance du silicium augmente avec la diminution de la température).

Plan de cours de formation professionnelle.

Classe 9

Sujet de la rubrique : Génie électrique et principes fondamentaux de l'électronique. (3 heures)
Sujet de cours n°27 : Dispositifs semi-conducteurs.

Cible: Familiarisez-vous avec les dispositifs à semi-conducteurs.

Pendant les cours :
1. Partie organisationnelle 3 min.
une salutation.
b) Identification des absents.
c) Répétition du matériel abordé.
d) Annoncer le sujet de la leçon. Enregistrez le sujet de la leçon dans des cahiers.
e) Communiquer les objectifs et le plan de cours aux étudiants.

2.Répétition du matériel couvert -7 min.

Quels sont les principaux types de travaux d’installation électrique ?

Que sont les matériaux conducteurs ?

Application de matériaux conducteurs ?

3. Étudier du nouveau matériel 10 min.

Dispositifs semi-conducteurs sont des dispositifs dont le fonctionnement est basé sur l'utilisation des propriétés des matériaux semi-conducteurs

Les dispositifs semi-conducteurs comprennent :

-Circuits intégrés (puces)

Diodes semi-conductrices (y compris varicaps, diodes Zener, diodes Schottky),

Thyristors, photothyristors,

Transistors,

Appareils à couplage de charge

Dispositifs micro-ondes à semi-conducteurs (diodes Gunn, diodes à avalanche),

Dispositifs optoélectroniques (photorésistances, photodiodes, cellules solaires, détecteurs de rayonnement nucléaire, LED, lasers à semi-conducteurs, émetteurs électroluminescents),

Thermistances, capteurs Hall.

Principal les matériaux pour la production de dispositifs semi-conducteurs sont le silicium (Si), le carbure de silicium (SiC), les composés du gallium et de l'indium.

Conductivité électrique les semi-conducteurs dépendent de la présence d’impuretés et d’influences énergétiques externes (température, rayonnement, pression, etc.). Le flux de courant est déterminé par deux types de porteurs de charge : les électrons et les trous. Selon la composition chimique, on distingue les semi-conducteurs purs et impuretés.

Semi-conducteurs

4. Travaux pratiques 18 min.
Une façon de procéder consiste à mesurer la résistance avec un ohmmètre entre les bornes de l'émetteur et du collecteur lors de la connexion de la base au collecteur et lors de la connexion de la base à l'émetteur. Dans ce cas, la source d'alimentation du collecteur est déconnectée du circuit. Si le transistor fonctionne correctement, dans le premier cas, l'ohmmètre affichera une faible résistance, dans le second, de l'ordre de plusieurs centaines de milliers ou dizaines de milliers d'ohms.

Semi-conducteur diode - un dispositif semi-conducteur avec une jonction électrique et deux bornes (électrodes). Contrairement à d’autres types de diodes, le principe de fonctionnement d’une diode semi-conductrice repose sur le phénomène de jonction pn.

Test de diodes semi-conductrices

Lors du test de diodes à l'aide d'AMM, les limites de mesure inférieures doivent être utilisées. Lors de la vérification d'une diode en état de marche, la résistance dans le sens direct sera de plusieurs centaines d'Ohms et dans le sens inverse - une résistance infiniment grande. Si la diode est défectueuse, l'AMM affichera une résistance proche de 0 dans les deux sens ou une cassure si la diode tombe en panne. La résistance des transitions dans les sens direct et inverse est différente pour les diodes au germanium et au silicium.

5. Résumé de la leçon 2 min.
6. Nettoyage des lieux de travail 5 min.

Sur la technologie sur le thème : « Diode semi-conductrice »

MBOU « Ecole d'Enseignement Général n°16 »

Ville de Gus-Khrustalny.

Plan de cours - plan de cours

par technologie

sur le thème : « Diode semi-conductrice »

Professeur de technologie

Aperçu de la leçon

Sujet de cours : « Diode semi-conductrice »

Objectifs de la leçon:

1. Éducatif :

1.1. Familiariser les étudiants avec :

Avec dispositif à diode semi-conductrice ;

Avec la technologie de fabrication de diodes semi-conductrices ;

Avec les principes de fonctionnement d'une diode semi-conductrice ;

Avec l'utilisation d'une diode semi-conductrice en pratique, au quotidien, en production ;

Avec circuit de redressement CA.

2. Développement :

2.1. Favoriser le développement de l’intérêt cognitif pour le sujet.

2.2. Favoriser la maîtrise des méthodes de base de l’activité mentale.

3. Éducatif :

3.1. Contribuer à la formation des qualités de travail individuelles.

Matériel méthodologique de la leçon.

1. Base matérielle et technique :

Cours d'informatique;

Projecteur multimédia;

Ensemble de diodes semi-conductrices ;

Batterie électrique, ampoule, fils de connexion.

2. Accompagnement didactique :

- « Radioélectronique, automatismes et éléments informatiques », M., « Prosveshchenie », 1990 ;

- « Méthodes de formation professionnelle », M., « Prosveshchenie », 1997 ;

- « École et production » n°1, 2005 ;

- « Atelier d'ingénierie radio », M., « Éducation », 1996 ;

Testez "Diode semi-conductrice".

Pendant les cours

1. Moment organisationnel.

2. Répétition du matériel traité sur le thème « Semi-conducteurs ».

Pour vérifier la matière abordée et préparer les étudiants à apprendre de nouvelles matières, il convient de leur poser les questions suivantes :

1. Quels éléments sont classés comme semi-conducteurs ?

2. Comment se produit l’autoconduction ?

3. Comment se produit la conduction des impuretés ?

4. Qu’est-ce qui provoque l’apparition d’électrons libres ?

5. Y a-t-il plus de conductivité dans les métaux ou dans les semi-conducteurs ?

6. Quels sont les principaux semi-conducteurs ?

3. Présentation d'un nouveau matériel sur une diode semi-conductrice et un circuit de redressement à courant alternatif.

Une diode semi-conductrice est un dispositif qui permet au courant électrique de circuler dans une seule direction.

Conception de la diode : prenez un cristal de silicium avec une conductivité de type N. L'indium est fondu sur l'une des surfaces de l'échantillon. En raison des atomes d'indium profondément enfoncés dans le monocristal de germanium, une région avec une conductivité de type p se forme près de la surface du germanium. Le reste de l’échantillon de germanium, qui n’a pas été pénétré par les atomes d’indium, présente toujours une conductivité de type N.

Une jonction p-n se produit entre deux régions avec des conductivités de types différents (démonstration de diapositives n°1).

Il n'est pas possible d'obtenir une jonction pn en connectant mécaniquement deux semi-conducteurs de types de conductivité différents, car cela entraîne un écart trop important. L'épaisseur de la jonction pn ne doit pas dépasser les distances interatomiques. Pour éviter les effets nocifs, le cristal est placé dans un boîtier métallique scellé.

Sur les schémas électriques, une diode semi-conductrice est indiquée (diapositive de démonstration n°2).

Les diodes semi-conductrices modernes ressemblent à : (diapositive de démonstration n°3).

(Après cela, l'enseignant montre des échantillons de diodes semi-conductrices).

Toute diode semi-conductrice est caractérisée par un courant direct maximum Ipr. maximum. et tension maximale inversée Urev. max.. Si le courant traversant la diode est supérieur au courant maximum, alors la jonction p-n échouera (fondra). Si la tension inverse est supérieure à la tension maximale que la diode peut supporter, alors la jonction p-n se brisera avec une charge électrique. Dans les deux cas, la diode semi-conductrice tombera en panne.

Connecter une diode à un circuit électrique permanent.

Connectons ainsi la diode semi-conductrice à la source d'alimentation (diapositive de démonstration n°4).

Avec cette connexion, aucun courant électrique ne traversera la diode et la charge, puisqu'il n'y a pas de porteurs de charge à travers la jonction p-n. Sa résistance dans ce cas sera très grande. On dit que la diode est à l’état bloquant.

Changeons la polarité de l'alimentation. Avec cette connexion, le courant électrique traverse la diode et la charge.

La diode est dite à l'état ouvert (démo slide n°5).

Circuit de redressement du courant électrique.

Le courant électrique continu peut être obtenu en connectant une diode à un circuit à tension alternative (démonstration diapo n°6).

Regardons le graphique pour voir comment se produit le redressement du courant alternatif (démonstration de la diapositive n°7).

Cette rectification du courant alternatif est appelée rectification demi-onde. Le courant dans ce cas est appelé pulsé.

Cette rectification du courant alternatif a une large application, par exemple : si vous allumez la diode D226B selon ce circuit et qu'au lieu de la charge, prenez une ampoule de 100 W, alors une telle ampoule brûlera pendant 7 à 10 ans. Le circuit est appelé circuit « ampoule éternelle ».

4. Consolidation du nouveau matériel pédagogique.

Les élèves dessinent un schéma de redressement dans leurs cahiers (démonstration de diapositives n°8). Ensuite, les étudiants sont invités à utiliser leurs ordinateurs dans le programme Elektronish Workbench pour créer un circuit comme celui sur la diapositive et obtenir la tension redressée sur l'écran de l'oscilloscope. Pour lisser les ondulations du courant redressé, vous pouvez connecter un condensateur en parallèle à la charge Rn et considérer la tension redressée résultante. Comparez les résultats.

(Les étudiants peuvent passer le test de diode semi-conductrice.)

5. Dernière partie.

L'enseignant résume la leçon, nomme les principales questions que les élèves doivent bien connaître :

Définition des diodes ;

Dispositif à diodes ;

Connecter la diode à un circuit électrique permanent ;

Connecter une diode à un circuit électrique alternatif ;

Schéma de « l’ampoule éternelle ».

L'enseignant annonce les notes des réponses orales et des travaux autonomes sur ordinateur.

Semi-conducteurs

Semi-conducteurs– une large classe de substances dont la résistivité varie considérablement de 10 -5 avant 10 10 Ohm∙m.

Les semi-conducteurs ont des propriétés intermédiaires entre les métaux et les diélectriques. Ce qui caractérise les semi-conducteurs n’est pas la valeur de la résistivité, mais le fait qu’elle varie dans une large plage sous l’influence de conditions extérieures.

Les semi-conducteurs comprennent:

a) éléments des groupes III, IV, V et VI du tableau périodique des éléments, par exemple Si, Ge, Comme, Se, Te;

b) alliages de certains métaux ;

c) oxydes (oxydes métalliques) ;

d) sulfures (composés soufrés) ;

e) séléniures (composés avec du sélénium).

La résistance des semi-conducteurs dépend :

une température;

b) éclairage ;

c) la présence d'impuretés.

La résistance électrique des semi-conducteurs diminue également lorsqu’ils sont éclairés par la lumière.

1. Conductivité intrinsèque des semi-conducteurs.

Auto-conductivité– conductivité électrique d'un semi-conducteur chimiquement pur.

Dans un semi-conducteur typique (cristal de silicium Si) atomes unis liaison covalente (atomique). À température ambiante, l’énergie moyenne du mouvement thermique des atomes dans un cristal semi-conducteur est 0,04 eV. C'est nettement inférieur à l'énergie nécessaire pour retirer un électron de valence, par exemple, d'un atome de silicium ( 1,1 eV). Cependant, en raison de la répartition inégale de l’énergie du mouvement thermique ou d’influences externes, certains atomes de silicium sont ionisés. Sont formés gratuit électrons et des places vacantes dans la liaison covalente - ce qu'on appelle des trous. Sous l'influence d'un champ électrique externe, il se produit un mouvement ordonné des électrons libres et un mouvement ordonné dans la direction opposée du même nombre de trous.

Conductivité électronique ou conductivitén -taper(de lat. négatif– négatif) – conductivité des semi-conducteurs due aux électrons.

Conductivité du trou ou conductivitép -taper(du latin positif - positif) - conductivité des semi-conducteurs due aux trous.

Ainsi, conductivité intrinsèque le semi-conducteur est dû à deux types de conductivité simultanément - électronique Et trou.

2. Conductivité des impuretés des semi-conducteurs.

Conductivité des impuretés– la conductivité électrique des semi-conducteurs, due à la présence d'impuretés (les impuretés sont des atomes d'éléments étrangers).

La présence d’une impureté dans un semi-conducteur modifie considérablement sa conductivité. Par exemple, lorsqu'environ 0,001 at.% de bore est introduit dans le silicium, sa conductivité augmente d'environ 10,6 fois.

Fondamentalement, les atomes d’impuretés ont une valence qui diffère d’une unité de la valence des atomes principaux.

Impuretés du donneur– des impuretés de valence plus élevée, conférant au semi-conducteur conductivité électronique.

Semi-conducteur (silicium) + donneur (arsenic) = semi-conducteur n-taper.

Impuretés accepteurs– des impuretés de valence inférieure, conférant au semi-conducteur conductivité du trou.

Semi-conducteur (silicium) + accepteur (indium) = semi-conducteur R.-taper.

3. Diodes et triodes semi-conductrices. Leur candidature.

Le principe de fonctionnement de la plupart des dispositifs semi-conducteurs repose sur l'utilisation de propriétés p- n-transition.

Transition électron-trou(ou p - n -transition) – la limite de contact entre deux semi-conducteurs de types de conductivité différents.

La diffusion des électrons et des trous se produit à travers l’interface et lorsqu’ils se rencontrent, ils se recombinent.

À l'interface d'un semi-conducteur électronique, des ions positifs d'impuretés donneuses restent et dans un semi-conducteur à trous, des ions négatifs d'accepteurs se forment. La dite couche barrière(double couche électrique), dont la tension E zapper dirigé du semi-conducteur électronique vers celui du trou. Grâce à cette double couche, ils peuvent percer n-semi-conducteur dans p- un semi-conducteur ne contient que des électrons ayant pour cela des énergies suffisamment élevées. Un champ électrique externe appliqué à deux semi-conducteurs différents, selon sa direction, peut affaiblir le champ de la couche de blocage.

La couche barrière a une conductivité unidirectionnelle: La couche de blocage permet au courant de passer dans la direction opposée au champ de la couche de blocage, et ne permet pas au courant de passer dans la direction coïncidant avec le champ de la couche de blocage.

Diode semi-conductrice- un appareil avec un p- n-transition.

Caractéristiques voltampères– dépendance actuelle je de la tension U, appliqué à la diode.

Triode semi-conductrice ( ou transistor)- un appareil avec deux p- n-les transitions.

Les transistors (comme les triodes à tubes) servent à amplifier les signaux électriques faibles.

Questions de contrôle

1. Quelles substances sont appelées semi-conducteurs ?

2. En quoi les semi-conducteurs diffèrent-ils des conducteurs et des diélectriques ?

3. De quoi dépend la conductivité électrique des semi-conducteurs ?

4. Quelles propriétés des semi-conducteurs sont utilisées dans les résistances thermiques et photorésistantes ?

5. Quel est le mécanisme de conductivité intrinsèque des semi-conducteurs ?

6. Comment se forment les électrons libres et les trous ?

7. Quel est le mécanisme de conductivité des impuretés dans les semi-conducteurs ?

8. Quelles impuretés sont appelées donneurs et lesquelles sont appelées accepteurs ?

9. Comment expliquer la conduction à sens unique p- n-transition?

10. Quelle est la caractéristique courant-tension p- n-transition? Expliquez l'apparition du courant direct et inverse.

11. Quelle direction dans une diode semi-conductrice permet au courant de passer ?

12. Qu'est-ce qu'une triode (ou transistor) semi-conductrice ?

Propriétés physiques des semi-conducteurs Les semi-conducteurs sont des matériaux qui, en termes de conductivité spécifique, occupent une position intermédiaire entre les conducteurs et les diélectriques. La principale propriété de ces matériaux est l’augmentation de la conductivité électrique avec l’augmentation de la température. Conduit bien le courant électrique Il s'agit notamment des métaux, des électrolytes, du plasma... Les conducteurs les plus utilisés sont Au, Ag, Cu, Al, Fe... Ils conduisent bien le courant électrique Il s'agit notamment des métaux, des électrolytes, du plasma... Les conducteurs les plus utilisés sont Au, Ag, Cu, Al, Fe... Ne conduisent pratiquement pas le courant électrique. Il s'agit notamment des plastiques, du caoutchouc, du verre, de la porcelaine, du bois sec, du papier... Ne conduisent pratiquement pas le courant électrique. Il s'agit notamment des plastiques, du caoutchouc, du verre, porcelaine, bois sec, papier... Ils sont intermédiaires en position de conductivité entre conducteurs et diélectriques Si, Ge, Se, In, As Occupent une position intermédiaire en conductivité entre conducteurs et diélectriques Si, Ge, Se, In, As

Propriétés physiques des semi-conducteurs R (Ohm) t (0 C) R0R0 semi-conducteur métallique La conductivité des semi-conducteurs dépend de la température. Contrairement aux conducteurs dont la résistance augmente avec la température, la résistance des semi-conducteurs diminue lorsqu’ils sont chauffés. Proches du zéro absolu, les semi-conducteurs ont les propriétés des diélectriques.

Courant électrique dans les semi-conducteurs Les semi-conducteurs sont des substances dont la résistivité diminue avec l'augmentation de la température. Les semi-conducteurs comprennent le silicium, le germanium, le sélénium, etc. La liaison entre les atomes est électronique par paire ou covalente. À basse température, les liaisons ne sont pas rompues.

Conductivité intrinsèque des semi-conducteurs Dans des conditions normales (basses températures), il n'y a pas de particules chargées libres dans les semi-conducteurs, donc le semi-conducteur ne conduit pas le courant électrique. Si

« Trou » Lorsqu'ils sont chauffés, l'énergie cinétique des électrons augmente et les plus rapides d'entre eux quittent leur orbite. Lorsque la liaison entre l’électron et le noyau est rompue, un espace libre apparaît dans la couche électronique de l’atome. À cet endroit se forme une charge positive conditionnelle, appelée « trou ». Trou Si + + électron libre

Conductivité des impuretés des semi-conducteurs L'introduction dosée d'impuretés dans un conducteur pur vous permet de modifier délibérément sa conductivité. Par conséquent, pour augmenter la conductivité, des impuretés sont introduites dans les semi-conducteurs purs, qui sont donneurs et accepteurs. Impuretés Accepteur Donateur Semi-conducteurs de type P Semi-conducteurs de type P Semi-conducteurs de type N Semi-conducteurs de type N

Semi-conducteurs à trous (type p) In + Si Le terme « type p » vient du mot « positif », qui désigne la charge positive des porteurs majoritaires. Ce type de semi-conducteur, en plus de la base d'impuretés, se caractérise par la nature des trous de conductivité. Une petite quantité d'atomes d'un élément trivalent (tel que l'indium) est ajoutée à un semi-conducteur tétravalent (tel que le silicium). Chaque atome d'impureté établit une liaison covalente avec trois atomes de silicium voisins. Pour établir une liaison avec le quatrième atome de silicium, l'atome d'indium n'a pas d'électron de valence, il saisit donc un électron de valence de la liaison covalente entre les atomes de silicium voisins et devient un ion chargé négativement, entraînant la formation d'un trou. Les impuretés ajoutées dans ce cas sont appelées impuretés accepteurs d'indium.

Semi-conducteurs électroniques (type n) As Si Le terme « type n » vient du mot « négatif » qui désigne la charge négative des porteurs majoritaires. Ce type de semi-conducteur a un caractère impureté. Une impureté d'un semi-conducteur pentavalent (par exemple, l'arsenic) est ajoutée à un semi-conducteur tétravalent (par exemple, le silicium). Au cours de l'interaction, chaque atome d'impureté entre dans une liaison covalente avec les atomes de silicium. Cependant, il n’y a pas de place pour le cinquième électron de l’atome d’arsenic dans les liaisons de valence saturées et il va vers la couche électronique externe. Là, il faut moins d’énergie pour retirer un électron d’un atome. L'électron est arraché et devient libre. Dans ce cas, le transfert de charge s'effectue par un électron et non par un trou, c'est-à-dire que ce type de semi-conducteur conduit le courant électrique comme les métaux. Les impuretés ajoutées aux semi-conducteurs, les faisant devenir des semi-conducteurs de type n, sont appelées impuretés donneuses.

Les impuretés donneuses sont des impuretés qui donnent un électron de valence supplémentaire. Les semi-conducteurs contenant des impuretés donneuses ont une conductivité électronique et sont appelés semi-conducteurs de type n. Les impuretés accepteurs sont des impuretés qui ne possèdent pas suffisamment d’électrons pour former une liaison covalente complète avec les atomes voisins. Les semi-conducteurs contenant des impuretés accepteurs ont une conductivité de trou et sont appelés semi-conducteurs de type p.

Conductivité intrinsèque des semi-conducteurs L'électron de valence d'un atome voisin, attiré par un trou, peut y sauter (se recombiner). Dans ce cas, un nouveau « trou » est formé à sa place d’origine, qui peut alors se déplacer de la même manière autour du cristal.

Conductivité intrinsèque des semi-conducteurs Si l'intensité du champ électrique dans l'échantillon est nulle, alors le mouvement des électrons et des « trous » libérés se produit de manière aléatoire et ne crée donc pas de courant électrique. Sous l’influence d’un champ électrique, les électrons et les trous entament un mouvement (contre-) ordonné, formant un courant électrique. La conductivité dans ces conditions est appelée conductivité intrinsèque des semi-conducteurs. Dans ce cas, le mouvement des électrons crée une conductivité électronique et le mouvement des trous crée une conductivité des trous.

Diode Une diode semi-conductrice est un dispositif semi-conducteur comportant une jonction électrique et deux bornes (électrodes). Contrairement à d’autres types de diodes, le principe de fonctionnement d’une diode semi-conductrice repose sur le phénomène de jonction pn. La diode a été inventée par John Flemming en 1904.

Types et applications de diodes Les diodes sont utilisées pour : convertir le courant alternatif en courant continu détecter les signaux électriques protéger divers appareils contre la commutation de polarité inversée commuter les signaux haute fréquence stabiliser le courant et la tension transmettre et recevoir des signaux transistor Un dispositif électronique constitué d'un matériau semi-conducteur, généralement avec trois bornes, qui permettent aux signaux d'entrée d'être contrôlés en courant dans un circuit électrique. Généralement utilisé pour amplifier, générer et convertir des signaux électriques. En 1947, William Shockley, John Bardeen et Walter Brattain ont créé le premier transistor bipolaire fonctionnel aux Bell Labs.