conductori de rezistență electrică

Rezistența electrică datorită faptului că electronii liberi derivă sub interacționare cu ioni pozitivi de un grilaj metalic. Când temperatura crește coliziuni mai frecvente de electroni cu ioni, astfel încât rezistența conductoarelor depinde de temperatură. conductori de rezistență depinde de materialul conductor, adică structura sa zăbrele cristaline. Pentru un conductor cilindric uniform de lungime l și aria secțiunii transversale S este determinată de rezistența formulei

unde # 961; = RS / l - rezistența specifică a conductorului (rezistența conductorului cilindric uniform având o lungime unitară și o suprafață a secțiunii transversale unitate).

Semiconductors sunt substanțe, conductivitate care are o valoare intermediară între conductivitățile metalelor și dielectrici. Semiconductori sunt, de asemenea, conductori săraci și dielectrici rele. Limita dintre semiconductori și dielectrici este convențională, ca izolatori la temperaturi ridicate se pot comporta ca semiconductori si semiconductori curate la temperaturi joase se comportă ca izolatori. In metale, densitatea de electroni este practic independentă de temperatură, iar purtătorii de sarcină în semiconductori apar numai când temperatura crește sau în timpul absorbirea energiei dintr-o altă sursă.

semiconductori tipice includ carbon (C), germaniu (Ge) și siliciu (Si). Germania - un element delicat alb-gri descoperit în 1886. Sursa de pulbere de dioxid de germaniu din care a obținut solidul germaniu pure sunt anumite grade de cenușă de cărbune.

Siliciul a fost descoperit în 1823. Acesta este distribuit pe scară largă în scoarța terestră sub formă de silice (dioxid de siliciu), silicați și aluminosilicați. Silica bogate în nisip, cuarț, cremene, agat. preparat siliciu chimic pure din dioxid de siliciu. Siliciul este materialul semiconductor cel mai frecvent utilizate.

Pe măsură ce temperatura crește din cristal cu zăbrele oscilații termice duce la ruptură unele legături de valență. Ca rezultat, unele dintre electronii au participat anterior la formarea legăturilor de valență este clivat, și devine electronii de conducție. În prezența unui câmp electric care sunt deplasate împotriva câmpului și formează un curent electric.

Cu toate acestea, atunci când un electron este eliberat în rețeaua cristalină se formează legătură interatomică neumplut. Aceste spațiu „gol“, cu lipsa de comunicare electronice sunt numite „găuri“. Apariție de găuri în chip semiconductor creează oportunitate suplimentară pentru transfer de sarcină. Intr-adevar, gaura poate fi umplut cu electronii transferate prin acțiunea oscilațiilor termice la atomul învecinat. Ca urmare, acest loc va fi restaurat o relație normală, dar într-un alt loc va fi o gaură. În această nouă gaură, la rândul său, poate trece oricare altul dintre electroni, etc. umplerea secvențială a electronilor liberi mișcare echivalentă gaură de comunicare într-o direcție opusă mișcării electronilor. Astfel, în cazul în care prezența câmpului electric, electronii se deplasează împotriva câmpului, găurile se vor deplasa în direcția câmpului, adică astfel încât să se deplaseze o sarcină pozitivă. Prin urmare, într-un semiconductor, există două tipuri de purtători de sarcină - electroni și goluri, iar totalul este suma conductibilității semiconductor conductivitate electrică (tip n de cuvânt negativ) și de tip p conductivitate (tip p, cuvântul pozitiv).

În afară de tranziții de electroni de la stat conectat la liber există tranziții inverse, la care electronul de conducere este prins pe una dintre legăturile de electroni de locuri vacante. Acest proces este numit recombinare de electroni și găuri. In starea de echilibru este stabilit astfel de densitate de electroni (și concentrația gaura echivalentă), la care numărul de directe și inverse tranziții pe unitatea de timp este aceeași.

Evaluarea proces continuu în semiconductori pure se numește conductivitate intrinsecă. En crește conductivitatea rapid cu creșterea temperaturii, și prin aceea că o diferență semnificativă de semiconductori la metale, în care temperatura crește scade conductivitatea. Toate materialele semiconductoare au coeficient de temperatură negativ de rezistență.

semiconductorii puri sunt protejate în principal interes teoretic. semiconductori de cercetare de bază sunt legate de influența adăugarea impurităților din materiale pure. Fără aceste impurități nu ar avea majoritatea dispozitivelor semiconductoare.

materiale semiconductoare Net precum germaniu și siliciu, care conțin, la temperatura camerei, o cantitate mică de perechi electron-gol și, astfel, poate transporta un curent foarte mic. Pentru a mări conductivitatea materialelor aliere pure folosite.

Doping - este adăugarea de impurități din materiale semiconductoare. Două tipuri de impurități. Impuritatile primului tip - pentavalent - constau din atomi cu cinci electroni de valență, cum ar fi arsenic și antimoniu. Impuritățile de al doilea tip - trivalent - compus din trei atomi cu electroni de valență, cum ar fi indiu și galiu.

Când materialul semiconductor pur dopat cu material pentavalent, cum ar fi arsenic (As), apoi unele dintre atomii semiconductoare sunt înlocuiți cu atomi de arsenic (Fig. 2.2). atom arsenic introduce patru electronii de valență în legături covalente cu atomii învecinate. al cincilea electron său este slab legat de nucleu și poate deveni cu ușurință liber. atom de arsenic este numit donator, deoarece oferă electroni dvs. suplimentare. Materialul semiconductor dopat este un număr suficient de atomi donori și electroni liberi, și, prin urmare, pentru a menține curentul.

La temperatura camerei, numărul de electroni liberi suplimentari depășește numărul de perechi electron-gol. Acest lucru înseamnă că mai mulți electroni decât găuri materiale. Prin urmare, electronii se numesc purtători majoritari. Găurile se numesc purtători minoritari. Deoarece purtătorii majoritari sunt încărcate negativ, un astfel de material este numit de tip n semiconductor.

Când materialul semiconductor este dopat cu atomi trivalenți, cum ar fi atomii de indiu (In), acești atomi vor pune lor trei electroni de valență între trei atomi adiacenți (Fig. 2.3). Acest lucru va crea o legătură covalentă în gaura.

Prezența găurilor suplimentare vor permite electronii să se deplaseze cu ușurință dintr-o legătură covalentă simplă la alta. Deoarece găurile sunt accepta cu ușurință electroni, atomi, care sunt introduse în găurile semiconductoare suplimentare sunt numite acceptori.

În condiții normale, numărul de găuri într-un astfel de material depășește cu mult numărul de electroni. În consecință, găurile sunt purtătorii majoritari, în timp ce electronii - minoritate. Având în vedere că principalii purtători de sarcină sunt pozitive, materialul este menționat de tip p semiconductor.

materiale semiconductoare și n- tip p au o conductivitate semnificativ mai mare decât semiconductori pure. Această conductivitate poate fi mărită sau micșorată prin modificarea cantității de impurități. Materialul semiconductor mai dopată puternic, cea mai mică a rezistenței sale electrice.

Contact doi semiconductori cu tipuri diferite de conductivitate p-numita nAccesați și are o caracteristică foarte importantă - rezistența este independentă de direcția de curent. Rețineți că un astfel de contact nu pot fi obținute prin presarea împreună două materiale semiconductoare. p-n joncțiune este creat într-o plachetă semiconductor prin formarea regiunilor în ea cu diferite tipuri de conductivitate. Metodele pentru producerea p-n intersecții sunt descrise mai jos.