Yarı iletken malzemeler üzerine ders planı. "Yarı iletkenlerde elektrik akımı" konulu bir fizik dersinin geliştirilmesi. Başlangıç ​​noktası "insan organları"dır. Çalışma organlarının güçlendirilmesi, tamamlanması ve değiştirilmesi sosyal bir gerekliliktir, uygulama

fizik dersi 11. sınıf

Ders konusu:

“Yarı iletkenler.

Yarı iletkenlerin içsel ve safsızlık iletkenliği. Yarı iletkenlerde elektrik akımı "

dersin amacı

• Öğrencilerde, yarı iletkenlerde elektrik akımının doğası, sıcaklık, aydınlatma, kirliliklerin etkisi altında özelliklerinin nasıl ölçüleceği kavramını oluşturmak.
• Politeknik ufukların genişlemesine katkıda bulunmak, konuyu incelemeye motive etmek, teknik ve bilimsel bilgileri algılama ve analiz etme yeteneğini geliştirmek.
• Öğrencilerin iletişimsel yetkinliklerinin gelişimi, takım halinde çalışma yetenekleri.

Materyaller ve ekipman:

Bilgisayar, projektör, konuyla ilgili elektronik malzemeler: "Yarı iletkenler"; kartlar - küçük gruplar halinde bağımsız çalışma ödevleri; yarı iletken cihaz seti NPP - 2; demo galvanometre; sabit akım kaynağı (4V); demo anahtarı; bir stand üzerinde 60-100W elektrik lambası; elektrikli havya; bağlantı telleri.

Ders planı:

1. Çalışılanın tekrarı ve ders konusunun gerçekleştirilmesi.
2. Konu materyalinin açıklaması.
3. Öğrencilerin gruplar halinde bağımsız çalışması.
4. Özetle, ödev.

1. Çalışılan konunun tekrarı ve ders konusunun gerçekleştirilmesi (6dk).

Hatırlamalıyız:

1. Elektrik Akımı Nedir?
2. Akımın yönü için ne alınır?
3. Metal iletkenlerde elektrik akımı oluşturmak için hangi parçacıklar hareket eder?
4. Dielektriklerde neden elektrik akımı oluşamaz?
5. Ne düşünüyorsunuz: Doğada elektrik akımını iletme yetenekleri açısından ara bir konum işgal eden maddeler var mı?

Evet, bunlar yarı iletkenlerdir. Yarım yüzyıldan biraz daha uzun bir süre önce, gözle görülür bir pratik önemi yoktu. Elektrik ve radyo mühendisliğinde, yalnızca iletkenler ve dielektriklerle idare ettiler. Ancak yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğini kontrol etme olasılığı teorik olarak ve ardından pratik olarak keşfedildiğinde durum çarpıcı biçimde değişti.

Yarı iletkenler ve iletkenler arasındaki temel fark nedir ve yapılarının hangi özellikleri yarı iletken cihazların neredeyse tüm elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmasını mümkün kıldı, bu da güvenilirliklerini önemli ölçüde artırmayı, boyutlarını büyük ölçüde azaltmayı ve yenilerini yaratmayı mümkün kıldı. sadece hayal edilebilir: cep telefonları, minyatür bilgisayarlar vb. yaratmak mı?

1. Konu materyallerinin açıklanması (15dk)

1. yarı iletkenlerin tanımı

Direnci iletkenlerinkinden daha büyük, ancak dielektriklerinkinden daha az olan ve artan sıcaklıkla çok keskin bir şekilde azalan geniş bir madde sınıfı.

Bunlar periyodik tablonun elementlerini içerir: germanyum, silikon, selenyum, tellür, indiyum, arsenik, fosfor, bor vb. bazı bileşikler: domuz sülfür, kadmiyum sülfür, bakır oksit vb.

1. Yarı iletken yapı.

1. Silikon kristal kafesin atomik yapısı (ekranda izdüşüm);
2. Dış faktörlerin etkisi altında çift elektronik bağların ihlali: sıcaklıkta bir artış, aydınlatma.

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğinin bağımlılığının gösterilmesi:

Rt 10k FS - K1

1. Saf yarı iletkenin elektronik iletkenliği (projeksiyon)
2. Delik iletkenliği (projeksiyon)

Deliklerin gerçek parçacıklar olmadığını vurgulamaya ihtiyaç vardır. Her iki yarı iletken iletkenlik türünde de yalnızca değerlik elektronları hareket eder. İletkenlik, yalnızca elektronların hareket mekanizmasında birbirinden farklıdır. Elektronik iletkenlik, serbest elektronların hareket yönünden kaynaklanır ve delik iletkenliği, atomdan atoma geçen bağlı elektronların hareketinden kaynaklanır, alternatif olarak birbirlerini demetler halinde değiştirir, bu da deliklerin zıt yöndeki hareketine eşdeğerdir.

Bu nedenle, yarı iletkenlerde iki tür taşıyıcı vardır - konsantrasyonları saf yarı iletkenlerde aynı olan elektronlar ve delikler - içsel iletkenlik küçüktür.

1. Kirlilik iletkenliği (projeksiyon)

Yarı iletkenlerin iletkenliği esas olarak kristallerindeki safsızlıkların varlığına bağlıdır:

1. donör safsızlıkları - elektronları kolayca bağışlayan beş değerli elementler (As, P), elektronların deliklere göre nicel bir avantajı sağlayarak n-tipi iletkenlik yaratır;
2. alıcı safsızlıklar - serbest elektronları kabul eden, delikler oluşturan üç değerlikli elementler (In, B). Bir p tipi iletkenlik oluşturulur.

n - tipi ve p - tipinin safsızlıklarının ve iletkenliğinin gösterilmesi:

n - tipi p - tipi

Özellikle ilgi çekici olan, akımın n-tipi veya p-tipi yarı iletkenlerde ayrı ayrı değil, farklı iletkenlik tiplerine sahip iki yarı iletkenin teması yoluyla akışıdır.

1. Öğrencilerin gruplar halinde bağımsız çalışması (20 dk)

Gönüllülük esasına göre 4 kişilik gruplar oluşturulması önerilir (ofis çevresinde kaotik hareketlerin ve zaman kaybının önüne geçmek için ders başlamadan önce yapılmalıdır).

Her gruba tamamlaması için bir görev verilir. Hem yazılı hem de sözlü cevaplar için tasarlanmış sorular, farklı seviyelerde kalite görevleri içerir.

1. Özetleme

Bu konunun ana sorularına grup temsilcilerinin cevaplarını dinliyoruz, olası hataları düzeltiyoruz. Yazılı raporlar topluyoruz. Konunun ikinci bölümünü çalıştıktan ve tekrar için görevleri tamamladıktan sonra, gruptaki her öğrencinin CTU'sunu dikkate alarak çalışmaya not veriyoruz.

Eve atama: § 113; §114 ders kitabı.

Ders konusu: "Yarı iletken cihazlar. Diyotlar"

Dersin amacı ve hedefleri:

eğitici:

yarı iletken diyotların amaç, eylem ve temel özelliklerinin ilk kavramının oluşumu.

eğitici:

zihinsel çalışma kültürü oluşturmak, kişilik özelliklerinin gelişimi - azim, özveri, yaratıcı aktivite, bağımsızlık.

Geliştirme:

tek taraflı iletkenlik özelliğinin kullanımı konusunda eğitim.

Dersin malzeme ve teknik donanımı:

çalışma kitapları, öğretmen bilgisayarı, interaktif beyaz tahta, konuyla ilgili sunum

Dersin seyri:

1. Organizasyonel an:

(Görev: olumlu bir psikolojik ruh hali yaratmak ve dikkati harekete geçirmek).

2. Geçilen materyalin tekrarı ve genelleştirilmesi için hazırlık

Elektrik akımı nedir.

Akım gücü, ölçü birimleri.

P – ngeçiş.

Yarı iletkenler.

Konunun iletişimi ve dersin amacı.

Yarı iletkenler. Diyotlar.

Perspektif açıklaması.

Modern elektroniği incelemek için, her şeyden önce, cihazın prensiplerini ve yarı iletken cihazların çalışmasının fiziksel temellerini, özelliklerini ve parametrelerini ve ayrıca elektronik cihazlarda kullanım olasılığını belirleyen en önemli özellikleri bilmek gerekir.

Yarı iletken cihazların kullanımı, güç kaynaklarının elektrik enerjisi tüketiminde büyük tasarruf sağlar ve birçok kez ekipmanın boyutunu ve ağırlığını azaltmaya izin verir. Bir vakum tüpünü beslemek için minimum güç 0,1 W'dir ve bir transistör için 1 μW olabilir, yani. 100.000 kat daha az.

3. Ana aşama.

Yeni materyal

Doğal olarak oluşan tüm maddeler elektriksel iletkenlik özelliklerine göre üç gruba ayrılır:

iletkenler,

yalıtkanlar (dielektrikler),

yarı iletkenler

Yarı iletkenler, iletkenlerden ve yalıtkanlardan çok daha fazla madde içerir. Radyo cihazlarının imalatında en yaygın olanı 4 değerlik germanyum Ge ve silikon Si'dir.

Yarı iletkenlerin elektrik akımı, serbest elektronların ve "deliklerin" hareketinden kaynaklanır.

Atomlarından ayrılan serbest elektronlar n-iletkenlik yaratır (n, Latince negativus - negatif kelimesinin ilk harfidir). Delikler yarı iletkende p - iletkenlik yaratır (p - Latince positivus - pozitif kelimesinin ilk harfi).

Saf bir iletkende serbest elektron ve delik sayısı aynıdır.

Safsızlıklar ekleyerek, elektron veya delik iletkenliği baskın olan bir yarı iletken elde etmek mümkündür.

p- ve n-yarıiletkenlerin en önemli özelliği bağlantı noktasındaki tek taraflı iletkenliktir. Bu artışa p-n bağlantısı denir.

4 değerlikli bir germanyum (silikon) kristaline 5 değerlikli arsenik (antimon) ekleyin, sonra n - bir iletken elde ederiz.

3 değerlikli indiyum eklerken p - iletken alırız.

Kaynağın artısı p-bölgesine bağlandığında birleşim ileri yönde, akım kaynağının eksisi p-bölgesine bağlandığında eklemin açık olduğu söylenir. karşı yön.

p ve n bağlantısının tek taraflı iletkenliği, yarı iletken diyotların, transistörlerin vb.

Yarı iletken hakkında fikir sahibi olduktan sonra, şimdi diyotu incelemeye başlayalım.

"di" öneki, farklı iletkenliğe sahip iki bitişik bölgeyi gösteren iki anlamına gelir.

Bisiklet lastiği valfi (nipel). Hava, içinden yalnızca bir yönde geçebilir - odaya. Ama aynı zamanda bir elektrikli valf var. Bu bir diyot - her iki ucunda iki kablo ucu bulunan yarı iletken bir parça.

Tasarım gereği yarı iletken diyotlar düzlemsel veya noktasal olabilir.

Düzlem diyotlar geniş bir elektron deliği bağlantı alanına sahiptir ve büyük akımların aktığı devrelerde kullanılır.

Nokta diyotlar, elektron deliği bağlantısının küçük bir alanı ile karakterize edilir ve düşük akımlı devrelerde kullanılır.

Diyotun geleneksel grafik tanımı. Üçgen p-bölgesine karşılık gelir ve anot olarak adlandırılır ve katot adı verilen düz çizgi n-bölgesini temsil eder.

Diyotun amacına bağlı olarak, UGO'su ek sembollere sahip olabilir.

Diyotların karakterize edildiği ana parametreler.

Diyotun ileri akımı.

Ters diyot akımı.

Malzemeyi emniyete almak.

Yarı iletken diyot içeren bir devrede güç kaynağının polaritesini tersine çevirme.

Bir 3336L pil ve bir MH3.5 - 0.28 akkor ampulü (3.5V voltaj ve 0.28A filament akımı için) seri olarak bağlarız ve bu devreyi D7 veya D226 serisinden yüzebilen bir diyota bağlarız, böylece pozitif bir diyotun anotuna doğrudan veya bir ampul aracılığıyla ve katoda - negatif akü voltajı verilir (Şekil 3, Şekil 4). Ampul tam yoğunlukta yanmalıdır. Ardından “pil - ampul” devresinin bağlantısının polaritesini tersine değiştiriyoruz (Şek. 3, Şekil 4). Diyot iyiyse, ışık kapalıdır. Bu deneyde, bir akkor ampul iki işlevi yerine getirir: devredeki akımın bir göstergesi olarak hizmet eder ve bu devredeki akımı 0.28A ile sınırlar, böylece diyotu aşırı yükten korur. Bir pil ve bir akkor lamba ile seri olarak, diyot üzerinden ileri ve geri akımı kaydedecek olan 300 ... 500mA'lık bir akım için başka bir miliammetreyi açabilirsiniz.

4.Kontrol anı:

Bir doğru akım kaynağı, bir mikromotor, 2 diyottan oluşan bir elektrik devresinin şemasını çizin, böylece mikromotor rotorunun dönüş yönünü değiştirmek için anahtarlar kullanın.

Yarı iletken diyot kullanarak el feneri pilinin kutuplarını belirleyin.

Demo standında diyotun iletkenliğini kendiniz inceleyin. Bir diyotun tek taraflı iletkenliğinin incelenmesi.

5. Son nokta:

dersin hedeflerine ulaşmadaki başarının değerlendirilmesi (nasıl çalıştıkları, ne öğrendikleri veya öğrendikleri)

6. Yansıtıcı an:

öğrencilerin öz değerlendirmeleri yoluyla dersin etkililiği ve kullanışlılığının belirlenmesi.

7. Bilgi anı:

bir sonraki ders için beklentilerin belirlenmesi .

8. Ödev

Kapsanan materyali birleştirmek için aşağıdaki görevleri düşünün ve çözümlerini verin:

Bir yarı iletken diyot kullanarak radyo ekipmanını kutupların tersine dönmesinden nasıl korursunuz?

Dört seri bağlı eleman içeren bir elektrik devresi vardır - iki ampul a ve b ve iki A ve B anahtarı. Bu durumda, her bir anahtar yalnızca bir tane, yalnızca "kendi" ampulünü yakar. Her iki ampulü de yakmak için her iki anahtarın da aynı anda kapalı olması gerekir.

Konuyla ilgili teknolojiye göre: "Yarı iletken diyot"

MBOU "16 Nolu Okul"

Gus-Khrustalny.

Plan - ders taslağı

teknoloji ile

konuyla ilgili: "Yarı iletken diyot"

teknoloji öğretmeni

Ders taslağı

Ders konusu: "Yarı iletken diyot"

Dersin Hedefleri:

1. Eğitim:

1.1. Öğrencileri tanıtın:

Yarı iletken diyot cihazı ile;

Yarı iletken diyot üretim teknolojisi ile;

Yarı iletken diyot çalışma prensipleri ile;

Pratikte, evde, üretimde yarı iletken diyot kullanımı ile;

AC doğrultucu devresi ile.

2. Geliştirme:

2.1. Konuya bilişsel ilginin gelişimini teşvik edin.

2.2. Zihinsel aktivitenin ana yollarının ustalığını teşvik edin.

3. Eğitici:

3.1. Bireyin çalışma niteliklerinin oluşmasına katkıda bulunur.

Dersin metodik ekipmanı.

1. Malzeme ve teknik temel:

Bilgisayar sınıfı;

Multimedya projektörü;

Bir dizi yarı iletken diyot;

Elektrik pili, ampul, bağlantı telleri.

2. Didaktik destek:

- "Radyo elektroniği, otomasyon ve bilgisayar elemanları", M., "Eğitim", 1990;

- "Emek eğitimi yöntemleri", M., "Eğitim", 1997;

- "Okul ve üretim" No. 1, 2005;

- "Radyo mühendisliği Çalıştayı", M., "Eğitim", 1996;

Yarı iletken diyot testi.

Dersler sırasında

1. Organizasyonel an.

2. "Yarı iletkenler" konusunda kapsanan materyalin tekrarı.

Kapsanan materyali kontrol etmek ve öğrencileri yeni materyalin özümsenmesine hazırlamak için onlara aşağıdaki soruları sormanız önerilir:

1. Hangi elementler yarı iletkendir?

2. İçsel iletkenlik nasıl oluşur?

3. Safsızlık iletkenliği nasıl oluşur?

4. Serbest elektronlar nasıl görünür?

5. Metallerde veya yarı iletkenlerde daha fazla iletkenlik nerede?

6. Ana yarı iletkenler nelerdir?

3. Bir yarı iletken diyot ve alternatif akım doğrultma devresi hakkında yeni materyalin sunumu.

Yarı iletken diyot, elektrik akımını yalnızca bir yönde ileten bir cihazdır.

Diyot cihazı: n-tipi iletkenliğe sahip bir silikon kristali alın. İndiyum, numune yüzeylerinden birine kaynaştırılır. Germanyum tek kristalinin derinliklerindeki indiyum atomları nedeniyle, germanyum yüzeyinin yakınında p-tipi iletkenliğe sahip bir bölge oluşur. İndiyum atomlarının girmediği germanyum numunesinin geri kalanı hala n-tipi iletkenliğe sahiptir.

Farklı iletkenlik tiplerine sahip iki bölge arasında bir p-n-bağlantısı oluşur (slayt gösterisi No. 1).

Farklı iletkenlik türlerine sahip iki yarı iletkeni mekanik olarak bağlayarak bir p-n bağlantısı elde etmek mümkün değildir, çünkü bu çok büyük bir boşlukla sonuçlanır. p-n-bağlantısının kalınlığı atomlar arası mesafeden fazla olmamalıdır. Zararlı etkileri önlemek için kristal, sızdırmaz metal bir kasaya yerleştirilmiştir.

Elektrik devrelerinde bir yarı iletken diyot belirtilir (2 numaralı slayt gösterisi).

Modern yarı iletken diyotlar şuna benzer: (3 numaralı slayt gösterisi).

(Öğretmen daha sonra yarı iletken diyot örneklerini gösterir.)

Herhangi bir yarı iletken diyot, doğrudan maksimum akım Ipr ile karakterize edilir. maks. ve ters maksimum voltaj Urev. max .. Diyottan geçen akım maksimum akımdan büyükse, p-n-bağlantısı bozulur (erir). Ters voltaj, diyotun dayanabileceği maksimum voltajdan daha büyükse, pn bağlantısı bir elektrik yükü ile kırılacaktır. Her iki durumda da yarı iletken diyot başarısız olacaktır.

Bir diyotun kalıcı bir elektrik devresine bağlanması.

Yarı iletken diyotu bu şekilde güç kaynağına bağlayalım (4 numaralı slayt gösterisi).

Bu bağlantı ile pn bağlantısı üzerinden herhangi bir yük taşıyıcısı olmadığı için elektrik akımı diyottan ve yükten geçmeyecektir. Bu durumdaki direnci çok büyük olacaktır. Diyotun engelleme durumunda olduğu söylenir.

Güç kaynağının polaritesini değiştirelim. Bu bağlantı ile elektrik akımı diyottan ve yükten geçer.

Diyotun açık durumda olduğunu söylüyorlar (slayt gösterisi # 5).

Elektrik akımı düzeltme devresi.

Bir diyotu alternatif bir voltaj devresine bağlayarak sabit bir elektrik akımı elde edilebilir (slayt gösterisi 6).

Alternatif akımın doğrultulmasının nasıl gerçekleştiğini grafik üzerinde ele alalım (slayt 7 numaralı gösteri).

Bu AC doğrultma yarım dalga doğrultma olarak adlandırılır. Bu durumda akıma titreşimli denir.

Alternatif akımın bu düzeltilmesi yaygın olarak kullanılır, örneğin: D226B diyotu bu şemaya göre açılırsa ve yük yerine 100 W'lık bir ampul alırsanız, böyle bir ampul 7-10 yıl boyunca yanacaktır. Devreye "ebedi ışık" devresi denir.

4. Yeni eğitim materyalinin konsolidasyonu.

Öğrenciler defterlerde düzeltme şemasını çizerler (slayt gösterisi 8). Ayrıca öğrenciler Elektronish Workbench programındaki bilgisayarlarda slaytta olduğu gibi bir devre çizmeye ve osiloskop ekranında doğrultulmuş bir voltaj almaya davet edilir. Doğrultulmuş akımın dalgalanmasını Rn yüküne yumuşatmak için, paralel olarak bir kapasitör bağlayabilir ve ortaya çıkan doğrultulmuş voltajı göz önünde bulundurabilirsiniz. Sonuçları karşılaştırın.

(Öğrencilere Yarı İletken Diyot testi önerilebilir).

5. Son kısım.

Öğretmen dersi özetler, öğrencilerin iyi bilmesi gereken ana soruları adlandırır:

diyot tanımı;

diyot cihazı;

Bir diyotun kalıcı bir elektrik devresine bağlanması;

Bir diyotun değişken bir elektrik devresine bağlanması;

"Sonsuz ampul" şeması.

Öğretmen bilgisayarda sözlü cevaplar ve bağımsız çalışma için notları duyurur.

Anahtar bilgileri güncellemek için metodolojik bir teknik olarak anahtar kelimeleri kullanan bir müzayede, BİT kullanımı, dersteki aktivite türlerini değiştirmenize izin veren oyun anları, çalışılan materyalin birleştirilmesinde bireysel çalışma ve daha sonra tamamlanan ödevlerin çapraz kontrolü - tüm bunlar sıradan bir dersi biraz daha ilginç hale getiren unsurlardır.

Fizik dersi geliştirmek

ders konusu: Yarı iletkenlerde elektrik akımı.

Dersin Hedefleri:

didaktik - Öğrencilere özel bir madde sınıfı - yarı iletkenler hakkında bilgi vermek, içsel ve safsızlık iletkenliği kavramlarını tanıtmak, yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğinin sıcaklığa ve safsızlıkların varlığına bağımlılığını incelemek.

Geliştirme: Öğrencilerin ufkunun genişlemesine katkıda bulunmak, teknik ve bilimsel bilgileri algılama ve analiz etme yeteneğini geliştirmek, teknik terminolojiyi kullanma becerisini geliştirmek.

eğitici: Bilgi edinme, iletişim becerileri ve öz disiplin konusunda sorumlu bir tutum oluşturmak.

MTO dersi: medya ekipmanı, çalışılan materyalin animasyonlu bir açıklamasını içeren "Yarı iletkenlerde elektrik akımı" sunumu, anahtar kelimeler içeren kartlar, bağımsız çalışma için didaktik broşürler.

Disiplinlerarası iletişim. Kimya. Konular: D.I.'nin kimyasal elementlerinin periyodik tablosu Mendeleev. Kovalent bağ.

ders türü: Mevcut bilgilere dayalı yeni bilgileri özümseme dersi.

Yöntemler ve teknikler: anahtar kelimeler kullanarak müzayede, BİT uygulaması, sağlıktan tasarruf sağlayan koşullar yaratmak için oyun anlarının kullanımı, önden anket, bireysel çalışma, karşılıklı doğrulama.

Ders planı.

1. Organizasyonel an.

2. Temel bilgilerin güncellenmesi.

3. Yeni materyal öğrenmek.

3.1. Yarı iletkenler.

3.2. Yarı iletkenlerin içsel iletkenliği;

3.3. Kirlilik iletkenliği;

3.3.1. Donör safsızlıkları;

3.3.2. Alıcı safsızlıklar.

4. Çalışılan materyalin konsolidasyonu.

5. Ev ödevi.

6. Dersi özetlemek. Öğrenci çalışmalarının değerlendirilmesi.

Dersler sırasında.

1. Organizasyonel an.

2. Temel bilgilerin güncellenmesi(anahtar kelime kartları kullanılarak açık artırma şeklinde bir anket).

açık artırma metodolojisi .

Öğretmen anahtar kelimeleri (kelime) içeren bir kart gösterir ve öğrenciler ayrıntılara girmeden verilen konuya göre konuşur. Her doğru cevap, öğrencinin kumbarasındaki bir puandır (kart, gelecekte puan hesaplamak için geçici olarak yanında kalır).

Kart. Elektrik

Cevap... Elektrik akımı, serbest yüklü parçacıkların düzenli yönlendirilmiş hareketi olarak adlandırılır.

kart... Sabit elektrik akımı.

Cevap... Büyüklüğü ve yönü değişmeyen elektrik akımına doğru akım denir.

kart... Doğru akım yönü.

Cevap... Pozitif yüklü parçacıkların hareket yönü, doğru akımın yönü olarak alınır, yani. "+" ile "-" arasında.

Kart. Bir akımın varlığı için koşullar

Cevap... Bir elektrik akımının varlığı için serbest yüklü parçacıklara ve bu parçacıkları yönlendirilmiş harekete geçirecek kuvvetlerin bulunması gerekir. Örneğin, elektrik alanın gücü.

Kart. Elektriksel iletkenliğe göre madde grupları.

Cevap... Elektriksel iletkenliklerine göre maddeler iletkenler ve dielektrikler olarak ikiye ayrılır.

kart... İletkenler.

Cevap... İletkenler akımı iyi ileten maddelerdir.

kart... dielektrikler

Cevap. Dielektrikler iletken olmayan maddelerdir.

3. Yeni materyal öğrenmek sunum eşliğinde.

- Dersin konusunu bir deftere yazın(slayt 1).

Konuyla ilgili daha fazla çalışma için motivasyon (slayt 2).

Bu dersin amaçlarıyla tanışalım (slayt 3).

Madde grupları hakkındaki fikirlerimizi elektriksel iletkenliğe göre düzelteceğiz (slayt 4).

Bir deftere yazıyoruz

Elektriksel iletkenliğe göre maddeler 3 ana gruba ayrılabilir: iletkenler, dielektrikler, yarı iletkenler.

Elektrik akımını iyi ileten iletkenler (metaller, elektrolit çözeltileri, plazma vb.) En çok kullanılan iletkenler Au, Ag, Cu, Al, Fe'dir.

Dielektrikler, elektrik akımını pratik olarak iletmeyen maddelerdir (plastik, kauçuk, cam, porselen, kuru ahşap, kağıt vb.)

3.1. yarı iletkenler

Deftere yazıyoruz.

Yarı iletkenler, yalnızca belirli koşullar altında akımı ileten maddelerdir.

Elektriksel iletkenlikleri sıcaklığa, aydınlatmaya, kirliliklerin varlığına bağlıdır.(Si, Ge, Gör, İçinde, Olarakve benzeri.).

Elektriksel iletkenlik açısından iletkenler ve dielektrikler (Si, Ge, Se, In, As, vb.) arasında bir ara konum işgal ederler. 12 saf kimyasal elemente ek olarak yarı iletkenler kurşun sülfür, kadmiyum sülfür, bakır oksit, birçok metaldir. oksitler ve sülfürler, bazı organik maddeler. Teknolojide en yaygın kullanılanlar germanyum Ge ve silikon Si'dir (slayt 4,5,6).

Yarım yüzyıldan biraz daha uzun bir süre önce, yarı iletkenlerin gözle görülür bir pratik değeri yoktu. Elektrik ve radyo mühendisliğinde, yalnızca iletkenler ve dielektriklerle idare ettiler. Ancak yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğini kontrol etme olasılığı teorik olarak ve ardından pratik olarak keşfedildiğinde durum çarpıcı biçimde değişti.

Yarı iletkenler ve iletkenler arasındaki temel fark nedir ve yapılarının hangi özellikleri yarı iletken cihazların neredeyse tüm elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmasını mümkün kılmıştır?

3.2. içsel iletkenlik

Deftere yazıyoruz.

Saf yarı iletkenlerin iletkenliğine denir. içsel iletkenlik .

Akımın varlığının şartlarını bir kez daha hatırlayalım. Elektrik alanının rolüne odaklanarak metallerin elektriksel iletkenlik mekanizmasını tekrarlıyoruz (slayt 8).

Öğrenci yanıtı

Bir elektrik akımının varlığı için serbest yüklü parçacıkların ve bu parçacıkları yönlendirilmiş harekete geçirecek kuvvetlerin olması gerekir. Bunlar, elektronları düzenli harekete geçiren elektrik alanının kuvvetleri olabilir.

Silisyum Si örneğini kullanarak yarı iletkenlerin iletkenliğini düşünün (slayt 9).

Silikon, dört değerlikli bir kimyasal elementtir. Dış elektron katmanındaki her silikon atomu, dört komşu atomla elektron çiftleri (kovalent bağlar) oluşturan dört eşleşmemiş elektrona sahiptir. Bu nedenle, bir yarı iletkende akım oluşturabilecek serbest yüklü parçacıklar yoktur.

Ancak bu, normal koşullar altında, düşük sıcaklıklarda gerçekleşir.

- Maddenin sıcaklığını arttırırsanız ne olur (slayt 10)?

Artan sıcaklıkla elektronların enerjisi ve hareket hızı artar ve bir kısmı atomlarından ayrılarak elektronlara dönüşür. serbest elektronlar... Tazmin edilmemiş pozitif ücretli kalan boş pozisyonlar ( sanal yüklü parçacıklar) arandı delikler. Bir elektrik alanının etkisi altında, elektronlar ve delikler, bir elektrik akımı oluşturan düzenli (karşı) bir harekete başlar.

Deliklerin nasıl hareket ettiğini (boşluk) anlamak için, "Boş sandalye" oyununu oynuyoruz.

Oyun metodolojisi .

Oyunun özü aşağıdaki gibidir. İlk masanın arkasındaki sıralardan birinde sandalyeyi serbest bırakıyoruz. Bu başlangıç ​​pozisyonudur. İkinci sırada oturan öğrenci ona aktarılır. Böylece, boş sandalye artık birinci masanın arkasında değil, ikinci masanın arkasındadır. Şimdi üçüncü sırada oturan öğrenci boş sırayı alıyor ve üçüncü sıradaki sandalye boş vb. Böylece, boş bir yer - boş bir sandalye (yarı iletkende bu bir deliktir) ilk masadan daha da uzağa hareket eder, oyundaki katılımcıların hareketine zıt yönde (yarı iletkende - zıt yönde) hareket eder. elektronların hareketi için).

Oyun, stresi azaltmaya ve eğitim materyalinin daha başarılı çalışmasına devam etmeye yardımcı olur.

Deftere yazıyoruz.

Saf yarı iletkenlerdeki elektrik akımı, aynı sayıdaki serbest elektronlar ve delikler tarafından oluşturulur.

Bu, yarı iletkenlerin içsel iletkenliğidir.

Sıcaklıktaki bir artışla serbest elektronların ve deliklerin sayısı artar, yarı iletkenlerin iletkenliği artar ve direnç azalır.

Deftere yazıyoruz.

Artan sıcaklık ile yarı iletkenlerin iletkenliği artar, direnç azalır.

Öğrencilere atama.

Metallerin ve yarı iletkenlerin direncinin sıcaklığa bağımlılığının grafiklerini karşılaştırın ve açıklayın (slayt 11).

Öğrencilerin cevapları slaytta.

Sıcaklık arttıkça metallerin direnci artar. Bunun nedeni, sıcaklık arttıkça kristal kafes düğümlerindeki iyonların daha yoğun titreşmesi, serbest elektronların kaotik hareketinin artması ve iletkenin kesitinden birim zamanda geçen toplam yükün azalmasıdır.

Sıcaklık arttıkça yarı iletkenlerin direnci azalır. Bunun nedeni, yarı iletkenler ısıtıldığında, içlerinde daha fazla serbest yük taşıyıcısının olması, bu da akım gücünde bir artışa yol açmasıdır ve bu, dirençte bir azalmaya eşdeğerdir.

3.3 Yarı iletkenlerin safsızlık iletkenliği(slaytlar 12,13,14).

Yarı iletkenlerin içsel iletkenliği, yarı iletkenlerin teknik uygulaması için açıkça yetersizdir. Bu nedenle, iletkenliği artırmak için saf yarı iletkenlere safsızlıklar (dopelar) eklenir. bağışçı ve akseptör

Bir deftere yazıyoruz

Eklenen safsızlıklara sahip yarı iletkenlerin iletkenliğine safsızlık iletkenliği denir. safsızlıklarverici ve alıcı var

3.3.1. donörkirlilikler.

Saf erimiş silikona az miktarda arsenik (yaklaşık %10-5) eklerseniz, sertleştirmeden sonra sıradan bir silikon kristal kafesi oluşur, ancak bazı kafes sitelerinde silikon atomları yerine arsenik atomları olacaktır.

Arseniğin beş değerlikli bir element olduğu bilinmektedir. Dört değerlikli elektronlar, komşu silikon atomlarıyla eşleştirilmiş elektronik bağlar oluşturur. Bağın beşinci değerlik elektronu yeterli olmayacak, kolayca serbest kalan Arsenik atomuna zayıf bir şekilde bağlanacaktır. Sonuç olarak, her safsızlık atomu bir serbest elektron bağışlayacaktır.

Silikon atomlarından gelen elektronlar bir delik oluşturarak serbest hale gelebilirler, böylece serbest elektronlar ve delikler kristalde aynı anda var olabilir. Bununla birlikte, deliklerden çok daha fazla serbest elektron olacaktır.

Elektronların ana yük taşıyıcıları olduğu yarı iletkenlere n-tipi yarı iletkenler denir.

Bir deftere yazıyoruz

Atomları kolayca elektron veren safsızlıklara donör safsızlıkları denir (yarı iletkenn-tip).

3.3.2. Alıcı safsızlıklar

Silisyuma az miktarda üç değerlikli indiyum eklenirse, yarı iletkenin iletkenliğinin doğası değişecektir. İndiyum üç değerlik elektronuna sahip olduğundan, yalnızca üç komşu atomla kovalent bir bağ kurabilir. Dördüncü atomla bir bağ kurmak için bir elektron yeterli değildir. İndiyum, komşu atomlardan bir elektron "ödünç alır", sonuç olarak, Hindistan'ın her atomu bir boş yer - bir delik oluşturur.

Bir alıcı safsızlık durumunda, bir yarı iletkenden bir elektrik akımının geçişi sırasında delikler ana yük taşıyıcılarıdır. Deliklerin ana yük taşıyıcıları olduğu yarı iletkenlere p-tipi yarı iletkenler denir.

Bir deftere yazıyoruz

Yarı iletkenlerin kristal kafesinin atomlarının elektronlarını "yakalayan" safsızlıklara alıcı (p tipi yarı iletken) denir.

4. Demirleme çalışılan materyal.

4.1. önden anket(slayt 16).

Yarı iletkenler nelerdir?

Yarı iletkenlerde hangi parçacıklar akım yaratır?

Safsızlık iletkenliği içsel iletkenlikten nasıl farklıdır?

Saf yarı iletkenler ne için katkılıdır?

yarı iletken nedir r- sevmek?

yarı iletken nedir n- sevmek?

Yarı iletkenlerin direnci neden artan sıcaklıkla azalır?

4.2. Kartlar üzerinde bağımsız çalışma.

"Metallerde elektrik akımı", "Gazlarda elektrik akımı", "Elektrolit çözeltilerinde elektrik akımı", "Yarı iletkenlerde elektrik akımı" konularında bir hikaye için hangi fiziksel terimler ve ifadeler gereklidir?

Durum: İşin yürütülmesi sırasında düzeltmelere izin verilmez .

Metaller Gazlar Elektrolit çözümleri Yarı iletkenler

1. İyonlar, 2. Elektronlar, 3. Safsızlıklar, 4. Delik, 5. Artan sıcaklıkla direnç artar, 6. Rekombinasyon, 7. Isıtıldığında direnç azalır, 8. İletken, 9. Kristal kafes, 10. Elektrik arkı , 11 Kendi kendine deşarj, 12. St. Elmo'nun ışıkları, 13. Donör, 14. Dielektrik, 15. Elektron bulutu, 16. Vakum diyot, 17. Gaz deşarj tüpü, 18. Alıcı, 19. Öz iletkenlik, 20. Vakum, 21. Süperiletkenlik, 22. İyonizasyon , 23. Elektrolitik ayrışma, 24. Elektrotlar, 25. Elektroliz, 26. Kinescope, 27. Elektrokaplama.

Ödevi tamamladıktan sonra öğrenciler kartlarını değiştirir ve birbirlerini kontrol eder, düzeltmeler yapmak bir arkadaşın çalışmasını değerlendirmek.

Daha sonra çalışma anahtarı kullanılarak tekrar kontrol edilir ve öğretmene aktarılır.

arayışın anahtarı

Metaller - 1, 2, 5, 8, 9, 21.

Gazlar - 1,2,6,7,10,11,12,14,17,22.

Elektrolit çözeltileri - 1,6,7,23,24,25,27.

Yarı iletkenler - 1,2,3,4,7,9,13,18,19.

5. Ödev:

1. "Farklı ortamlarda elektrik akımı" karşılaştırmalı bir tablo hazırlayın.

2. “İkinci Dünya Savaşı sırasında yarı iletken termo elementlerin ilk pratik uygulaması” (“Partizan melon”) - istenirse bir mesaj hazırlayın.

6. Özetlemek. Öğrenci çalışmalarının değerlendirilmesi.

Referanslar

Fizik: Ders Kitabı. 10 cl için Genel Eğitim. kurumlar / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky - 12. baskı - M. : Eğitim, 2010 .-- 336 s.,: Ill.-ISBN 5-01 011578-8.

Elektronik ders kitabı "Açık Fizik", Physicon