ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Напівпровідниковий діод використовує однобічну провідність p - n-переходу. Такий діод має два контакти для приєднання до окружності.
Часто говорять, що в незначний опір діода в прямому напрямку і дуже великий опір - в зворотному. Однак це не зовсім точне твердження: по суті, для напівпровідників взагалі і особливо для електронно-доручених переходів не виконується закон Ома. Тому будь-якого постійного опору в таких провідників немає.
Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода має вигляд:
Напівпровідникові діоди використовують для випрямлення струму змінного напрямку (такий струм називають змінним), а також для виготовлення світло-діодів. Напівпровідникові випрямлячі є високонадійними і мають значний термін використання.
Надзвичайно важливими є напівпровідники в транзисторах.
Транзистори - напівпровідникові прилади з двома p - n-переходу.
Головним елементом транзистора є напівпровідниковий кристал, наприклад германій, з введеними в нього донорними і акцепторними домішками. Домішки розподілені так, що між напівпровідниками з однаковою домішкою (їх називають емітер і колектор) залишається тонкий шар германію з домішкою іншого типу - цей шар називають базою.
Транзистори бувають двох типів: p - n - p -транзістори (рис. А) і n - p - n -транзістори (рис. Б).
У транзисторі p - n - p-типу в емітер і колекторі дірок істотно більше, ніж електронів, а в базі більше електронів; в транзисторі n - p - n-типу в емітер і колекторі електронів більше, ніж дірок, а в базі більше електронів.
Розглянь роботу транзистора p - n - p-типу. Три висновки транзистора з ділянок з різними типами провідності включають в коло так, як показано на малюнку.
Якщо потенціал бази p - n - p -транзістора вище потенціалу емітера, то струм не протікає через транзистор. Отже, транзистор може працювати як електронний ключ. Якщо ж потенціал бази нижче потенціалу емітера, то навіть незначні зміни напруги між емітером і базою призводять до значних змін сили струму в ланцюзі колектора і, відповідно, до зміни напруги на резисторі значного опору.
Розглянувши роботу транзистора, робимо висновок, що за допомогою транзистора можна посилювати електричні сигнали.
Тому транзистор став основним елементом дуже багатьох напівпровідникових приладів.
Залежність електропровідності напівпровідників від температури дає можливість застосовувати їх в термісторах.
Термістор - напівпровідниковий терморезистор, електричний опір якого істотно змінюється при підвищенні температури.
Термістори застосовують як термометри для вимірювання температури.
У багатьох напівпровідниках зв'язок між електронами і атомами настільки незначний, що досить опромінити світлом кристали, щоб у них виникла додаткова кількість вільних носіїв зарядів.
Напівпровідниковий пристрій, в якому використовують властивість провідника змінювати свій опір при освітленні, називають фоторезистором.
Фоторезистори застосовуються в системах сигналізації та автоматики, дистанційного керування виробничими процесами, сортування виробів і ін.
Напівпровідникові діоди і транзистори є «цеглинками» дуже складних пристроїв, називаються інтегральними мікросхемами.
Інтегральну схему виготовляють на платівці кремнію. Розмір пластинки - від міліметра до сантиметра, причому на одній такій платівці може розміщуватися до мільйона компонентів - крихітних діодів, транзисторів, резисторів і ін.
Важливими перевагами інтегральних схем є висока швидкодія і надійність, а також низька вартість. Саме завдяки цьому на основі інтегральних схем і вдалося створити складні, але багатьом доступні прилади, комп'ютери і предмети сучасної побутової техніки.
Питання до учнів ЗА ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ВИКЛАДЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. За допомогою якого досвіду можна переконатися в однобічній провідності напівпровідникового діода?
2. Чому база транзистора повинна бути дуже малим?
3. Яку провідність може мати база транзистора?
1. Чому ток в колекторі приблизно дорівнює струму в емітер?
2. У закритому ящику розміщений напівпровідниковий діод і реостат. Наприкінці приладів виведені назовні і приєднані до клем. Як визначити, які клеми належать діода?
Закріплення ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Як вплине на роботу транзистора збільшення товщини його бази?
2. Відомо, що в кожному транзисторі є два p - n-переходу, які включені назустріч один одному. Чи можна замінити один транзистор двома включеними точно так же діодами?
1. Накресліть схему включення транзистора p - n - p для посилення напруги.
2. Накресліть схему включення транзистора n - p - n для посилення напруги.
3. Чому для отримання вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода використовують дві різні схеми з'єднання приладів (див. Рис. А, б)?
Рішення. У цьому випадку не можна вважати опір амперметра нескінченно малим, а опір вольтметра - нескінченно великим. Схему а можна використовувати для вимірювання зворотного потоку через діод (практично весь струм піде через вольтметр). Схему можна використовувати для вимірювання напруги прямого струму (напруга на амперметрі набагато перевищує напругу на діоді).
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЬ на уроці
• Транзистор - електронний прилад з напівпровідникового матеріалу, звичайно з трьома висновками, що дозволяє управляти за допомогою слабкого вхідного сигналу електричним струмом в електричному ланцюзі.
• За допомогою транзистора можна посилювати електричні сигнали.
• Термістор - напівпровідниковий терморезистор, електричний опір якого істотно змінюється в разі підвищення температури.
• Напівпровідникове пристрій, в якому використовують властивість провідника змінювати свій опір при освітленні, називають фоторезистором.
1. Подр-1: § 16 (п. 5, 6, 7, 8); підр-2: § 8.
Рів1 № 6.6; 6.9; 6.15.
Рів2 № 6.16; 6.17; 6.18.
Рів3 №6.28; 6.2; 6.30.