Otvorená hodina fyziky polovodičov. Zhrnutie lekcie na tému "Polovodičové zariadenia. Diódy". Vznik techniky je prirodzeným historickým procesom, výsledkom ľudskej výrobnej činnosti

VŠETKY HODINY FYZIKY 11. ročník
AKADEMICKÁ ÚROVEŇ

1. semester

ELEKTRODYNAMIKA

2. Elektrický prúd

LEKCIA 12/23

Téma. Polovodičové zariadenia

Účel hodiny: vysvetliť študentom princíp činnosti polovodičových zariadení.

Typ lekcie: lekcia osvojovania si nového materiálu.

PLÁN LEKCIE

Kontrola vedomostí		1. Aký je dôvod elektronickej vodivosti polovodiča? 2. Aký je dôvod dierovej vodivosti polovodiča? 3. Aké nečistoty sa nazývajú darcovské nečistoty? akceptor? 4. Aká nečistota by sa mala zaviesť, aby sa získal polovodič typu n? p-typ?
demonštrácie		Fragmenty videa "Elektrický prúd v polovodičoch".
Učenie sa nového materiálu		1. Polovodičová dióda. 2. Ako funguje tranzistor? 3. Aplikácia polovodičov. 4. Integrované mikroobvody.
Konsolidácia študovaného materiálu		1. Kvalitatívne otázky. 2. Naučiť sa riešiť problémy.

ŠTUDOVANIE NOVÉHO MATERIÁLU

Polovodičová dióda využíva jednostrannú vodivosť p-n prechodu. Takáto dióda má dva kontakty na pripojenie do kruhu.

Často sa hovorí, že v priepustnom smere je malý odpor diódy a v opačnom smere je veľmi veľký odpor. Toto však nie je úplne presné tvrdenie: v skutočnosti pre polovodiče vo všeobecnosti a najmä pre prechody elektrón-diera nie je Ohmov zákon splnený. Preto v takýchto vodičoch neexistuje stály odpor.

Prúdovo-napäťová charakteristika polovodičovej diódy je:

Polovodičové diódy sa používajú na usmernenie striedavého prúdu (nazýva sa to striedavý prúd), ako aj na výrobu LED diód. Polovodičové usmerňovače sú vysoko spoľahlivé a majú dlhú životnosť.

Polovodičové diódy sú široko používané v rádiových zariadeniach: rádiové prijímače, videorekordéry, televízory, počítače.

Polovodiče v tranzistoroch sú mimoriadne dôležité.

Tranzistory sú polovodičové zariadenia s dvoma p - n prechodmi.

Hlavným prvkom tranzistora je polovodičový kryštál, napríklad germánium, do ktorého sú zavedené donorové a akceptorové nečistoty. Nečistoty sú rozložené tak, že medzi polovodičmi s rovnakou prímesou (nazývajú sa emitor a kolektor) zostáva tenká vrstva germánia s prímesou iného typu - táto vrstva sa nazýva báza.

Existujú dva typy tranzistorov: p -n -p -tranzistory (obr. A) a n -p -n -tranzistory (obr. B).

V tranzistore typu p-n-p je v emitore a kolektore podstatne viac dier ako elektrónov a v báze je viac elektrónov; v tranzistore typu n-p-n je viac elektrónov v emitore a kolektore ako v dierach a v báze je viac elektrónov.

Zvážte činnosť tranzistora typu p - n - p. Tri vodiče tranzistora zo sekcií s rôznymi typmi vodivosti sú zahrnuté v kruhu, ako je znázornené na obrázku.

Ak je základný potenciál tranzistora p - n - p vyšší ako potenciál emitora, potom tranzistorom nepreteká žiadny prúd. Preto môže tranzistor fungovať ako elektronický spínač. Ak je potenciál bázy nižší ako potenciál emitora, potom aj malé zmeny napätia medzi emitorom a bázou vedú k významným zmenám prúdu v kolektorovom obvode, a teda k zmene napätia na rezistore s významným odpor.

Po zvážení činnosti tranzistora sme dospeli k záveru, že pomocou tranzistora je možné zosilniť elektrické signály.

Preto sa tranzistor stal hlavným prvkom mnohých polovodičových zariadení.

Závislosť elektrickej vodivosti polovodičov od teploty umožňuje ich použitie v termistoroch.

Termistor je polovodičový termistor, ktorého elektrický odpor sa výrazne mení so zvyšujúcou sa teplotou.

Termistory sa používajú ako teplomery na meranie teploty.

V mnohých polovodičoch je väzba medzi elektrónmi a atómami taká nepatrná, že stačí kryštály ožiariť svetlom, aby mali dodatočné množstvo voľných nosičov náboja.

Fotorezistory sa používajú v signalizačných a automatizačných systémoch, diaľkovom riadení výrobných procesov, triedení produktov atď.

Polovodičové diódy a tranzistory sú „stavebnými kameňmi“ veľmi zložitých zariadení, nazývaných integrované obvody.

Mikroobvody dnes fungujú v počítačoch a televízoroch, mobilných telefónoch a umelých satelitoch, v autách, lietadlách a dokonca aj v práčkach.

Integrovaný obvod je vyrobený na kremíkovej doštičke. Veľkosť platničky je od milimetra do centimetra a na jednu takú platničku sa zmestí až milión súčiastok - maličké diódy, tranzistory, odpory atď.

Dôležitými výhodami integrovaných obvodov sú vysoká rýchlosť a spoľahlivosť, ako aj nízka cena. Práve vďaka tomu bolo možné na základe integrovaných obvodov vytvárať zložité, no k dispozícii je množstvo zariadení, počítačov a moderných domácich spotrebičov.

OTÁZKA PRE ŠTUDENTOV POČAS PREZENTÁCIE NOVÉHO MATERIÁLU

Prvá úroveň

1. Pomocou akých skúseností sa môžete presvedčiť o jednostrannej vodivosti polovodičovej diódy?

2. Prečo by mala byť báza tranzistora veľmi malá?

3. Akú vodivosť môže mať báza tranzistora?

Druhá úroveň

1. Prečo sa kolektorový prúd približne rovná prúdu emitoru?

2. Polovodičová dióda a reostat sú umiestnené v uzavretej krabici. Konce zariadení sú vyvedené a pripojené k svorkám. Ako určiť, ktoré svorky patria dióde?

ZABEZPEČENIE ŠTUDOVANÉHO MATERIÁLU

1. Ako ovplyvní zväčšenie hrúbky jeho bázy činnosť tranzistora?

2. Je známe, že v každom tranzistore sú dva p - n prechody, ktoré sú navzájom spojené. Je možné nahradiť jeden tranzistor dvoma rovnako zaradenými diódami?

1. Nakreslite obvod na zapnutie p - n - p tranzistora na zosilnenie napätia.

2. Nakreslite obvod na zapnutie n - p - n tranzistora na zosilnenie napätia.

3. Prečo sa na získanie prúdovo-napäťových charakteristík polovodičovej diódy používajú dva rôzne obvody na pripojenie zariadení (pozri obr. A, b)?

Riešenia. V tomto prípade nemožno odpor ampérmetra považovať za nekonečne malý a odpor voltmetra - za nekonečne veľký. Obvod a nemožno použiť na meranie spätného prúdu cez diódu (takmer všetok prúd pôjde cez voltmeter). Obvod nie je možné použiť na meranie dopredného napätia (napätie na ampérmetri je oveľa vyššie ako napätie na dióde).

ČO SME SA NAUČILI NA HODINE

Tranzistor je elektronické zariadenie vyrobené z polovodičového materiálu, zvyčajne s tromi svorkami, ktoré umožňuje malým vstupným signálom riadiť elektrický prúd v elektrickom obvode.

Pomocou tranzistora môžete zosilniť elektrické signály.

Termistor - polovodičový termistor, ktorého elektrický odpor sa pri zvyšovaní teploty výrazne mení.

Polovodičové zariadenie, ktoré využíva vlastnosť vodiča meniť jeho odpor pri osvetlení, sa nazýva fotorezistor.

Domáca úloha

1. Pod-1: § 16 (s. 5, 6, 7, 8); pod2: § 8.

Рів1 № 6.6; 6,9; 6.15.

Рів2 č. 6.16; 6,17; 6.18.

Рів3 №6,28; 6,2; 6.30.

Hodina fyziky 11. ročník

Téma lekcie:

„Polovodiče.

Vlastná a prímesová vodivosť polovodičov. Elektrický prúd v polovodičoch"

Účel lekcie

• Formovať u študentov predstavu o povahe elektrického prúdu v polovodičoch, o tom, ako merať ich vlastnosti pod vplyvom teploty, osvetlenia, nečistôt.
• Prispieť k rozšíreniu polytechnických obzorov, motivovať k štúdiu predmetu, zlepšiť schopnosť vnímať a analyzovať technické a vedecké informácie.
• Rozvoj komunikačných kompetencií žiakov, ich schopnosti pracovať v tíme.

Materiály a vybavenie:

Počítač, projektor, elektronické materiály na tému: "Polovodiče"; kartičky - zadania pre samostatnú prácu v malých skupinách; súprava polovodičových zariadení JE - 2; demo galvanometer; zdroj konštantného prúdu (4V); demo prepínač; elektrická lampa 60-100W na stojane; elektrická spájkovačka; spojovacie vodiče.

Plán lekcie:

1. Opakovanie naučeného a aktualizácia témy lekcie.
2. Vysvetlenie materiálu témy.
3. Samostatná práca žiakov v skupinách.
4. Zhrnutie, domáca úloha.

1. Opakovanie preberanej látky a aktualizácia témy vyučovacej hodiny (6 min).

Musíme si pamätať:

1. Čo je elektrický prúd?
2. Čo sa berie ako smer prúdu?
3. Aké častice sa pohybujú a vytvárajú elektrický prúd v kovových vodičoch?
4. Prečo nemôže v dielektrikách vzniknúť elektrický prúd?
5. Čo si myslíte: sú v prírode látky, ktoré zaujímajú medziľahlú polohu, pokiaľ ide o ich schopnosť viesť elektrický prúd?

Áno, sú to polovodiče. Pred viac ako polstoročím nemali žiadny výrazný praktický význam. V elektrotechnike a rádiotechnike si poradili výlučne s vodičmi a dielektrikami. Situácia sa však dramaticky zmenila, keď sa teoreticky a potom prakticky objavila možnosť kontroly elektrickej vodivosti polovodičov.

Aký je hlavný rozdiel medzi polovodičmi a vodičmi a aké vlastnosti ich štruktúry umožnili široké využitie polovodičových zariadení v takmer všetkých elektronických zariadeniach, čo umožnilo výrazne zvýšiť ich spoľahlivosť, výrazne zmenšiť ich rozmery a vytvoriť nové, ktoré by mohli iba snívať: vytvoriť mobilné telefóny, miniatúrne počítače atď.?

1. Vysvetlenie materiálov k téme (15 min)

1. Definícia polovodičov

Veľká trieda látok, ktorých merný odpor je vyšší ako u vodičov, ale menší ako u dielektrík a so zvyšujúcou sa teplotou veľmi prudko klesá.

Patria sem prvky periodickej tabuľky: germánium, kremík, selén, telúr, indium, arzén, fosfor, bór atď. niektoré zlúčeniny: sulfid ošípaných, sulfid kademnatý, oxid meďnatý atď.

1. Polovodičová štruktúra.

1. Atómová štruktúra kryštálovej mriežky kremíka (projekcia na obrazovke);
2. Porušenie párovo-elektronických väzieb pod vplyvom vonkajších faktorov: zvýšenie teploty, osvetlenie.

Ukážka závislosti elektrickej vodivosti polovodičov:

Rt 10k FS - K1

1. Elektronická vodivosť čistého polovodiča (projekcia)
2. Vodivosť otvoru (projekcia)

Je potrebné zdôrazniť, že diery nie sú skutočné častice. V oboch typoch polovodičovej vodivosti sa pohybujú iba valenčné elektróny. Vodivosť sa navzájom líši iba v mechanizme pohybu elektrónov. Elektronická vodivosť je spôsobená smerom pohybu voľných elektrónov a dierová vodivosť je spôsobená pohybom viazaných elektrónov prechádzajúcich z atómu na atóm, ktoré sa striedavo nahrádzajú vo zväzkoch, čo je ekvivalentné pohybu dier v opačnom smere.

V polovodičoch sú teda dva typy nosičov - elektróny a diery, ktorých koncentrácie v čistých polovodičoch sú rovnaké - vlastná vodivosť, je malá.

1. Vodivosť nečistôt (projekcia)

Vodivosť polovodičov v podstate závisí od prítomnosti nečistôt v ich kryštáloch:

1. donorové nečistoty - päťmocné prvky, ktoré ľahko darujú elektróny (As, P) poskytujú kvantitatívnu výhodu elektrónov pred dierami, čím vytvárajú vodivosť typu n;
2. akceptorové nečistoty - trojmocné prvky (In, B), ktoré prijímajú voľné elektróny, tvoriace diery. Vytvára sa vodivosť typu p.

Demonštrácia nečistôt a vodivosti typu n a typu p:

n - typ p - typ

Zvlášť zaujímavý je tok prúdu nie oddelene v polovodičoch typu n alebo typu p, ale prostredníctvom kontaktu dvoch polovodičov s rôznymi typmi vodivosti.

1. Samostatná práca študentov v skupinách (20 min)

Navrhuje sa vytvoriť skupiny po 4 študentoch na báze dobrovoľnosti (treba to urobiť pred začiatkom hodiny, aby sa predišlo chaotickému pohybu po kancelárii a strate času).

Každá skupina dostane úlohu, ktorú musí splniť. Obsahuje otázky, kvalitné úlohy rôznych úrovní, určené na písomné aj ústne odpovede.

1. Zhrnutie

Počúvame odpovede zástupcov skupín na hlavné otázky tejto témy, opravujeme možné chyby. Zhromažďujeme písomné správy. Známky za prácu udeľujeme po preštudovaní druhej časti témy a splnení úloh na zopakovanie s prihliadnutím na ČVUT každého študenta v skupine.

Pridelenie k domu: § 113; §114 učebnice.

TABUĽKA 2

Kalendár-tematický plán

Kalendár-tematický plán - plánovanie účtovného dokladu, jeho cieľom je určiť tému, typ metódy a vybavenie hodín zvoleného predmetu. Vypracovanie kalendárovo-tematického plánu je prvým krokom k vytvoreniu systematizácie jednotlivých lekcií. Pôvodným dokumentom tu je učebný plán. Tematický kalendárny plán zabezpečuje interdisciplinárne prepojenia. Ak je kalendárno-tematický plán v súlade s učebným plánom, pri zostavovaní plánu vyučovacej hodiny sa riadia tematickým plánom. Kalendár-tematický plán (pozri tabuľku 3).

Vývoj lekcie

Učiteľ pri štúdiu učebných osnov starostlivo analyzuje každú tému, čo umožňuje jasne definovať obsah školenia, nadviazať interdisciplinárne prepojenia. Na základe učebných osnov sa zostavuje kalendárno-tematický plán a na základe kalendárno-tematického plánu sa zostavuje rozvrh hodín. Pri určovaní účelu a obsahu vyučovacej hodiny, vyplývajúcej z učiva, sa zisťuje obsah zápisu, zručnosti a schopnosti, ktoré si musia žiaci na tejto vyučovacej hodine osvojiť. Analýzou predchádzajúcich lekcií a zistením, do akej miery boli ich problémy vyriešené, zistia príčinu nedostatkov a na základe toho určia, aké zmeny je potrebné vykonať vo vedení tejto lekcie. Načrtávajú štruktúru vyučovacej hodiny a čas pre každú jej časť, tvoria obsah a charakter výchovno-vzdelávacej práce počas vyučovacej hodiny.

Plán lekcie

Položka: Skupina pre vedu o materiáloch a elektro-rádiové materiály 636

téma: Klasifikácia a základné vlastnosti

a) školenie: Oboznámiť žiakov s pojmami a základnými vlastnosťami vodivých materiálov, porozprávať sa o ich účele

b) vývoj: Rozvíjať záujem o vedu o materiáloch a elektro-rádiové materiály

c) vzdelávacie: Rozvíjať potrebu sebavzdelávania

Typ lekcie: Kombinované

Spôsob prezentácie: Vyhľadávanie

Vizuálne pomôcky: plagát č.1, PC

čas: 90 minút

Počas vyučovania

ja ... Úvodná časť:

1. Organizačná chvíľa: kontrola podľa správy, čas 2 min.

2. Kontrola domácej úlohy: čas 15 min.

Písomná anketa o dvoch možnostiach + 3 štúdium pri tabuli (príloha 1)

II ... Hlavná časť:

1. Uverejnite účel novej témy

2. Prezentácia nového materiálu, čas 40 min.

a) Základné pojmy

b) Klasifikácia vodičov

c) Rozsah pôsobnosti

3. Odpovede na otázky študentov čas 10 min.

4. Upevnenie nového materiálu, čas 20 min.

Písomná anketa o 2 možnostiach + 3 štúdium pri tabuli (Príloha 2)

III ... Záverečná časť:čas 3 min.

1. Zhrnutie

2. Zadanie na doma: str.440 odpovede na otázky, samostatne zvážiť témy č.2, 3, 4, 5

3. Záverečné poznámky učiteľa

učiteľ

Bibliografia

1. Lakhtin Yu.M., Leontyeva viceprezidentka pre vedu o materiáloch. - M .: Strojárstvo, 1990

2. Technologické procesy strojárskej výroby. Spracovali S. I. Bogodukhov, V. A. Bondarenko. - Orenburg: OSU, 1996

Príloha 1

PÍSOMNÝ PRIESKUM o 2 možnostiach

možnosť 1

1 . To študuje predmet materiálovej vedy.

2. Druhy kovov.

3. Klasifikácia kovov

4. Alotropická transformácia

5 ... Vlastnosti kovu

Možnosť 2

1. Stanovenie tvrdosti kovov

2. Mechanické vlastnosti

3. Plastové

4. Vytrvalosť

5. Technologické vlastnosti

Dodatok 2

Písomný prieskum

1 - možnosť

1. Polovodičové materiály

2. Supravodiče

3. Kryosondy

4. Charakteristika polovodičových materiálov

5. Elasticita materiálov

Možnosť 2

1. Polovodičové materiály.

2. Dielektrické materiály

3. Plasticita

4. Elasticita

5. Supravodiče

Aplikácia 3

Zhrnutie lekcie na tému "Vodivé materiály"

Rastúca úloha techniky a technických poznatkov v živote spoločnosti je charakterizovaná závislosťou vedy od vedeckého a technického rozvoja, zvyšovaním technického vybavenia, vytváraním nových metód a prístupov založených na technickej metóde riešenia problémov v rôznych oblastiach poznania. , vrátane vojensko-technických znalostí. Moderné chápanie technických poznatkov a technickej činnosti je spojené s tradičným okruhom problémov a s novými smermi v technike a inžinierstve, najmä s technológiou zložitých výpočtových systémov, problémami umelej inteligencie, systémového inžinierstva atď.

Špecifikáciu pojmov technické poznatky určujú predovšetkým špecifiká predmetu odraz technických predmetov a technologických procesov. Porovnanie predmetov technického poznania s predmetmi iného poznania ukazuje ich určitú spoločnú črtu, ktorá sa rozširuje najmä na také znaky, ako je prítomnosť štruktúry, konzistencie, organizácie atď. Takéto spoločné črty sa odrážajú vo všeobecných vedeckých pojmoch „vlastníctvo“, „štruktúra“, „systém“, „organizácia“ atď. Samozrejme, spoločné znaky predmetov technického, vojensko-technického, prírodovedného a spoločensko-vedného poznania sa odrážajú v takýchto filozofických kategóriách „hmota“, „pohyb“, „príčina“, „účinok“ atď. Všeobecné vedecké a filozofické pojmy sa používajú vo vojenskej oblasti aj v technických vedách.ale nevyjadrujú ich špecifiká. Zároveň pomáhajú hlbšie a plnšie porozumieť obsahu predmetov technického, vojensko-technického poznania a pojmov technických vied, ktoré ich reflektujú.

Vo všeobecnosti filozofické a všeobecné vedecké koncepty v technických vedách fungujú ako ideologické a metodologické nástroje na analýzu a integráciu vedeckých a technických poznatkov.

Technický predmet je nepochybne súčasťou objektívnej reality, ale špeciálnou súčasťou. Jeho vznik a existencia sa spája so spoločenskou formou pohybu hmoty, dejinami človeka. To určuje historický charakter technického objektu. Objektivizuje produkčné funkcie spoločnosti, pôsobí ako stelesnenie poznania ľudí.

Vznik techniky je prirodzeným historickým procesom, výsledkom ľudskej výrobnej činnosti.

Jeho východiskom sú „ľudské orgány“. Posilňovanie, dopĺňanie a nahradzovanie pracovných orgánov je spoločenskou nevyhnutnosťou, realizovanou využitím prírody a stelesnením pracovných funkcií v premenených prírodných telách.

Formovanie technológie prebieha v procese výroby nástrojov, prispôsobovania prírodných telies na dosiahnutie cieľa. A ručná sekera a kmeň stromu, ktorý funguje ako most atď. - to všetko sú prostriedky na posilnenie jednotlivca, zvýšenie efektívnosti jeho činnosti. Prírodný objekt, ktorý plní technickú funkciu, je už vo svojom potenciáli technickým objektom. Opravuje uskutočniteľnosť svojho zariadenia a užitočnosť konštruktívnych vylepšení v dôsledku práce na čiastočný úväzok jeho častí.

Praktická identifikácia štruktúry ako celistvosti naznačuje skutočnú existenciu technického objektu. Jeho najdôležitejšími vlastnosťami sú funkčná užitočnosť, pre prírodu nezvyčajná kombinácia materiálov, podriadenie materiálových vlastností vzťahu medzi komponentmi systému. Technickým návrhom je spojenie komponentov; tento postup zaisťuje najdlhšiu a najefektívnejšiu prevádzku nástroja, s vylúčením jeho samodeštrukcie. Časť pôsobí ako komponent štruktúry ako jej počiatočná a nedeliteľná jednotka. A nakoniec, pomocou technickej konštrukcie, spôsob spoločenskej činnosti dosahuje vyrobiteľnosť. Technológia je tá stránka spoločenskej praxe, ktorá je reprezentovaná interakciou technického prostriedku a transformovaného objektu, je determinovaná zákonitosťami hmotného sveta a je regulovaná technológiou.

Technická prax sa prejavuje vo vzťahu človeka k technike ako objektu, k jej častiam a ich prepojeniam.

Prevádzka, výroba a dizajn spolu úzko súvisia a predstavujú akýsi rozvoj technickej praxe. Technológia ako predmet využívania pôsobí ako určitá materiálová a funkčná celistvosť, ktorej zachovanie a regulácia je nevyhnutnou podmienkou jej používania. Hnacím rozporom prevádzky je nesúlad medzi podmienkami prevádzky zariadenia a jeho funkčnými vlastnosťami. Funkčnosť predpokladá konštantné prevádzkové podmienky a prevádzkové podmienky majú tendenciu sa meniť.

Prekonanie tohto rozporu sa dosahuje v technológii, pri hľadaní štandardných technologických operácií.

Fyzikálne vlastnosti polovodičov Polovodiče sú materiály, ktoré z hľadiska svojej vodivosti zaujímajú medzičlánok medzi vodičmi a dielektrikami. Hlavnou vlastnosťou týchto materiálov je zvýšenie elektrickej vodivosti so zvyšujúcou sa teplotou. Dobre vedú elektrický prúd Patria sem kovy, elektrolyty, plazma ... Najpoužívanejšie vodiče sú Au, Ag, Cu, Al, Fe ... Dobre vedú elektrický prúd Patria sem kovy, elektrolyty, plazma ... Najpoužívanejšie vodiče sú Au, Ag, Cu, Al, Fe ... Prakticky nevedú elektrický prúd Patria sem plasty, guma, sklo, porcelán, suché drevo, papier... Prakticky nevedú elektrický prúd Patria sem plasty, guma, sklo , porcelán, suché drevo, papier ... poloha medzi vodičmi a dielektrikami Si, Ge, Se, In, As Zaberajú medzipolohu vo vodivosti medzi vodičmi a dielektrikami Si, Ge, Se, In, As

Fyzikálne vlastnosti polovodičov R (Ohm) t (0 C) R0R0 kovový polovodič Vodivosť polovodičov závisí od teploty. Na rozdiel od vodičov, ktorých odpor so zvyšujúcou sa teplotou rastie, odpor polovodičov pri zahrievaní klesá. V blízkosti absolútnej nuly majú polovodiče vlastnosti dielektrika.

Elektrický prúd v polovodičoch Polovodiče sú látky, ktorých merný odpor klesá so zvyšujúcou sa teplotou Medzi polovodiče patrí kremík, germánium, selén atď Väzba medzi atómami je elektrónová párová, alebo kovalentná Pri nízkych teplotách sa väzby netrhajú

Vlastná vodivosť polovodičov Za normálnych podmienok (nízke teploty) sa v polovodičoch nenachádzajú žiadne voľné nabité častice, preto polovodič nevedie elektrický prúd. Si

"Diera" Pri zahrievaní sa kinetická energia elektrónov zvyšuje a najrýchlejší z nich opúšťajú svoju dráhu. Počas prerušenia väzby medzi elektrónom a jadrom sa v elektrónovom obale atómu objaví voľný priestor. V tomto bode sa vytvorí podmienený kladný náboj, nazývaný "diera". Si diera + + voľný elektrón

Prímesová vodivosť polovodičov Dávkované vnášanie prímesí do čistého vodiča umožňuje cielene meniť jeho vodivosť. Na zvýšenie vodivosti sa preto do čistých polovodičov vnášajú nečistoty, ktorými sú donor a akceptor Nečistoty Akceptor donor polovodiče typu p Polovodiče typu p Polovodiče typu n Polovodiče typu n

Dierové polovodiče (p-typ) In + Si Termín „p-typ“ pochádza zo slova „pozitívny“, čo znamená kladný náboj hlavných nosičov. Tento typ polovodiča sa okrem prímesovej bázy vyznačuje dierovou vodivosťou. Malé množstvo atómov trojmocného prvku (napríklad india) sa pridáva do štvormocného polovodiča (napríklad kremíka). Každý atóm nečistoty tvorí kovalentnú väzbu s tromi susednými atómami kremíka. Na vytvorenie väzby so štvrtým atómom kremíka nemá atóm india valenčný elektrón, takže zachytáva valenčný elektrón z kovalentnej väzby medzi susednými atómami kremíka a stáva sa záporne nabitým iónom, v dôsledku čoho sa vytvorí diera. . Pridané nečistoty sa v tomto prípade nazývajú akceptorové nečistoty.

Elektronické polovodiče (typu n) As Si Termín „typ n“ pochádza zo slova „negatívny“, čo znamená záporný náboj hlavných nosičov. Tento typ polovodiča má prímesový charakter. V štvormocnom polovodiči (napríklad kremíku) sa pridáva nečistota päťmocného polovodiča (napríklad arzén). V procese interakcie každý atóm nečistoty vstupuje do kovalentnej väzby s atómami kremíka. Avšak pre piaty elektrón atómu arzénu nie je miesto v nasýtených valenčných väzbách a prechádza do vzdialeného elektrónového obalu. Tam je na oddelenie elektrónu od atómu potrebné menej energie. Elektrón sa odlomí a uvoľní sa. V tomto prípade sa prenos náboja uskutočňuje elektrónom, nie dierou, to znamená, že tento typ polovodiča vedie elektrický prúd ako kovy. Nečistoty, ktoré sa pridávajú do polovodičov, v dôsledku čoho sa premieňajú na polovodiče typu n, sa nazývajú donor.

Donorové nečistoty sú nečistoty, ktoré darujú extra valenčný elektrón. Polovodiče s donorovými nečistotami majú elektrickú vodivosť a nazývajú sa polovodiče typu n. Akceptorové nečistoty sú nečistoty, ktorým chýbajú elektróny na vytvorenie úplnej kovalentnej väzby so susednými atómami. Polovodiče s prímesami akceptora majú dierovú vodivosť a nazývajú sa polovodiče typu p.

Vnútorná vodivosť polovodičov Valenčný elektrón susedného atómu, ktorý je priťahovaný k diere, môže do nej skočiť (rekombinovať). V tomto prípade sa na svojom bývalom mieste vytvorí nová "diera", ktorá sa potom môže podobne pohybovať pozdĺž kryštálu.

Vnútorná vodivosť polovodičov Ak je sila elektrického poľa vo vzorke nulová, potom pohyb uvoľnených elektrónov a „dier“ nastáva náhodne, a preto nevytvára elektrický prúd. Pod vplyvom elektrického poľa začínajú elektróny a diery usporiadaný (opačný) pohyb a vytvárajú elektrický prúd. Vodivosť za týchto podmienok sa nazýva vnútorná vodivosť polovodičov. V tomto prípade pohyb elektrónov vytvára elektronické vedenie a pohyb otvorov vytvára vedenie otvorov.

Dióda Polovodičová dióda je polovodičové zariadenie s jedným elektrickým prechodom a dvoma vodičmi (elektródami). Na rozdiel od iných typov diód je princíp činnosti polovodičovej diódy založený na jave pn prechodu. Diódu prvýkrát vynašiel John Flemming v roku 1904.

Typy a aplikácie diód Diódy sa používajú pri: premene striedavého prúdu na konštantnú detekciu elektrických signálov ochrane rôznych zariadení proti prepólovaniu prepínania spínania vysokofrekvenčných signálov, stabilizácii prenosu prúdu a napätia a prijímaní signálov Tranzistor Elektronické zariadenie vyrobené z polovodičového materiálu, zvyčajne s tromi svorkami, umožňujúcimi riadiť vstupnými signálmi prúd v elektrickom obvode. Zvyčajne sa používa na zosilnenie, generovanie a konverziu elektrických signálov. V roku 1947 William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain v Bell Labs boli priekopníkmi fungujúceho bipolárneho tranzistora.

Prehľad lekcie

Časť 2 Téma 2.5 Polovodičové zariadenia

(Téma lekcie)

Celé meno (celé)

Diligenskaya Julia Vladimirovna

Miesto výkonu práce

BPOU VO „Čerepovecká lesnícka mechanická technická škola pomenovaná po V.P. Chkalov"

pozícia

učiteľ

Profesionálny modul PM 01. Organizácia údržby a opráv elektrických a elektromechanických zariadení

MDK 01.05 Typické elektrické obvody a funkčné celky elektronických a výpočtových zariadení

PRVKY ELEKTRONICKÉHO OBVODU

1. Literatúra

Hlavný

1.Tugov N.M., Glebov B.A., Charykov N.A. Polovodičové zariadenia - M.: Vydavateľské centrum "Academy," 2004.-240 s

2. Miklashevsky S.P., Priemyselné prvky elektronických obvodov. M: Vyššia škola, 2006 - 214 s.

Pozadie

1.Diódy, tranzistory, optoelektronické zariadenia: Príručka , M .: Vydavateľské centrum "Akadémia", 2005

2. Didaktický materiál zo všeobecnej elektrotechniky so základmi elektroniky, Sprievodca štúdiom-M: VŠ. 2006 - 108 s

5. Účel lekcie:

Oboznámiť študentov s rôznymi druhmi polovodičových zariadení;

Uveďte predstavu o funkčnom účele každého zariadenia;

Ukážte praktický význam polovodičových prvkov v odbore.

6. Ciele:

- vzdelávací

pomôcť študentom naučiť sa klasifikáciu polovodičových prvkov

-vývojový

rozvíjať kognitívny záujem žiakov.

- vzdelávací

vzdelávať informačnú kultúru žiakov.

7. Typ lekcie - asimiláciu nových poznatkov

8. Formy práce žiakov - individuálne a skupinové.

9.Potrebné technické vybavenie - multimédiá učiteľský počítač, videoprojektor,

Štruktúra a priebeh lekcie

Stôl 1.

MAPA TECHNOLOGICKEJ LEKCIE

Fáza lekcie

Názov použitého ESM

(s uvedením sériového čísla z tabuľky 2)

Učiteľské aktivity

Študentské aktivity

čas

(v min.)

Organizačné a motivačné

1. Schéma počítača

Víta študentov. Kontroluje prípravu žiakov a domáce úlohy.

Formuluje tému hodiny a odhaľuje ciele hodiny.

Kladie otázky, aby motivoval študentov, aby preskúmali novú tému:

Aké typy elektronických obvodov poznáte?

Aké typy polovodičových zariadení poznáte?

Vymenujte vlastnosti polovodičových materiálov?

Sumarizuje odpovede študentov a prechádza k hlavnej časti hodiny.

Pozdravte učiteľa a ukážte domácu úlohu v zošitoch.

Počúvajte a pochopte ciele hodiny, zapíšte si dátum a tému hodiny do zošitov

Odpovedajú na položené otázky.

Analyzujte informácie uvedené na snímke.

Hlavná časť:

Etapa prenosu nových poznatkov

2. Hlavné zariadenia polovodičových prvkov

3. Charakteristika diód

4.Charakteristika tranzistorov

5. Charakteristika mikroobvodov

Prednáška. (Ukážka interaktívnej prezentácie)

Upozorňuje na rozdiel v účele a vlastnostiach polovodičových zariadení pomocou videoklipu.

Označuje dizajn polovodičových zariadení zobrazením schémy zobrazujúcej hlavné funkčné komponenty. polovodičové zariadenia

Hovorí o každom

polovodičové zariadenie

1) Diódy

Upozorňuje na skutočnosť, že vlastnosti polovodičových materiálov sú založené na všeobecných princípoch fungovania zariadení

2) Tranzistory.

3) Mikroobvody.

Počúvajú výklad nového učiva, robia si poznámky do zošitov.

Pochopiť nové informácie.

Študujú predloženú schému, kladú otázky.

Do zošitov si kreslia schémy.

Diskutujte o informáciách prezentovaných na snímke, demonštrujte svoje znalosti z disciplíny "Fyzika" o vlastnostiach polovodičových prvkov

Štádium asimilácie nových poznatkov

7. Aplikácia polovodičových prvkov v odbore

Navrhuje samostatne študovať koncept a účel:

4) Tranzistory riadené poľom v spínacích zariadeniach.

Práca s učebnicou, písanie poznámok do zošitov. Po preštudovaní tohto materiálu chápu nepochopiteľné body.

Prichytenie nového materiálu

Skupina je rozdelená na brigády. Učiteľ každému tímu rozdá kartičky s kľúčovými slovami, ktoré je potrebné doplniť pojmami, k téme hodiny

Kontroluje správnosť úlohy

Každý tím pracuje na úlohe a snaží sa ju najskôr zvládnuť.

Zhrnutie lekcie

Hodnotí činnosť žiakov. Zhŕňa celkovú lekciu.

Stanoví domácu úlohu.

Ďakujem študentom za lekciu.

Počúvajte a pochopte výsledky lekcie. Zapisujte si domáce úlohy do denníkov. Vyjadrite postoj k lekcii.