Електрически проводници съпротива

Електрическото съпротивление се дължи на факта, че свободни електрони плаващите под взаимодействат с положителни йони на метална решетка. Когато температурата се повиши по-чести сблъсъци на електрони с йони, така че съпротивлението на проводниците зависи от температурата. Устойчивост проводници зависи от проводник материал, т.е. неговата кристална решетка структура. За равномерно цилиндричен проводник с дължина L и площта на напречното сечение S се определя от съпротивлението на формула

където # 961 = RS / л - специфичното съпротивление на проводника (устойчивост на еднакво цилиндричен проводник с единица дължина и сечение единица).

Полупроводници са вещества, проводимост, която е междинна стойност между проводимостта на метали и диелектрици. Полупроводници също са лоши проводници и диелектрици лоши. Границата между полупроводници и диелектрици е конвенционален, като изолатори при високи температури могат да се държат като полупроводници и полупроводници чисти и при ниски температури се държат като изолатори. В метали, електронната плътност е практически независимо от температурата, и носители на заряд в полупроводници появяват само когато температурата се повиши или по време на поглъщането на енергията от друг източник.

Типични полупроводници включват въглерод (С), германий (Ge) и силиций (Si). Германия - деликатен сивкаво-бял елемент открива през 1886. Източникът на германий прах диоксид от които полученото твърдо вещество чист германий са определени класове на въглища пепел.

Силиконовата е била открита през 1823. Той е широко разпространен в земната кора под формата на силициев диоксид (силициев диоксид), силикати и алумосиликати. Silica богати пясък, кварц, кремък и ахат. получен химически чиста силиций от силициев диоксид. Силицият е най-често се използва полупроводников материал.

С увеличаване на температурата на кристалната решетка термични колебанията на доведат до разкъсване някои от валентните връзки. В резултат на това някои от електрони преди участва в образуването на валентните връзки се разцепват, и се превръща в проводникова електрони. В присъствието на електрическо поле, те се придвижват към полето и образуват електрически ток.

Въпреки това, когато електрон се освобождава в кристалната решетка е оформен незаети interatomic връзка. Тези "празно" пространство с липсата на електронната комуникация се наричат ​​"дупки". Възникване на дупки в чипа на полупроводници създава допълнителна възможност за пренос на заряд. Всъщност дупката може да бъде запълнена с електрони прехвърлят чрез действието на топлинни трептения на съседния атом. В резултат на това на това място ще се възстанови нормални отношения, но на друго място ще бъде една дупка. В тази нова дупка, от своя страна, може да премине всеки от другата на електроните и т.н. Последователно запълване на свободни електрони еквивалент комуникация отвор движение в посока, обратна на движението на електрони. По този начин, ако наличието на електрическо поле, електроните се движат срещу областта, отворите ще се движат по посока на полето, т.е. така че да се движат с положителен заряд. Следователно, в един полупроводник, има два вида носители на заряд - електрони и дупки, а Общият е сумата от проводимостта на полупроводникови електронна проводимост (п-тип отрицателен дума) и р-тип проводимост (р-тип, думата положителен).

Отделно от електронни преходи от свързаното състояние за безплатно съществува обратната преходи, при което електроните на проводимост е в плен на една от свободните места електрони облигации. Този процес се нарича рекомбинация на електрони и дупки. В състояние на равновесие е установен като електронната плътност (и еквивалентна концентрация на отвора), при която броят на директен и обратен преход за единица време е същото.

Оценяване на непрекъснат процес в чисти полупроводници се нарича вътрешна проводимост. En проводимост се увеличава бързо с повишаване на температурата и с това, че значителна разлика на полупроводници на метали, в което температурата се увеличава намалява проводимостта. Всички полупроводникови материали имат отрицателен температурен коефициент на съпротивление.

Чисти полупроводници са защитени предимно теоретичен интерес. Основни изследователски полупроводници са свързани с влиянието на добавяне примеси в чисти материали. Без тези примеси не биха имали по-голямата част на полупроводникови устройства.

Net полупроводникови материали като германий и силиций, съдържат при стайна температура в малко количество от електрон-дупка двойки и по този начин може да изпълнява много малък ток. За да се увеличи проводимостта на чисти легиращи материали, използвани.

Допинг - е добавянето на примеси в полупроводникови материали. Два вида на примесите. Примесите от първия тип - петвалентен - състоят от атоми с пет валентните електрони, като арсен и антимон. Примесите от втория вид - тривалентен - състоят от три атома с валентните електрони, такива като индий и галий.

Когато чист полупроводников материал, легирани с петвалентен материал, като арсен (As), след това някои от полупроводникови атоми са заместени с атоми арсен (фиг. 2.2). арсен атом въвежда четирите валентните електрони в ковалентни връзки със съседни атоми. петия си електрон е слабо свързан с ядрото и може лесно да се превърне безплатно. арсен атом се нарича донор, тъй като тя дава допълнителен електрон. В легирани полупроводников материал е достатъчен брой донорни атоми и свободни електрони, и следователно, да се поддържа на ток.

При стайна температура, броят на допълнителните свободни електрони надвишава броя на електрон-дупка двойки. Това означава, че материалът повече електрони, отколкото дупки. Ето защо, електроните се наричат ​​мажоритарни превозвачи. Дупките са наречени на малцинствата превозвачи. Тъй като носители по-голямата част са отрицателно заредена, такъв материал се нарича N-тип полупроводници.

Когато полупроводников материал е легиран с тривалентни атома като атоми на индий (In), тези атоми ще поставят своите три валентните електрони между три съседни атоми (фиг. 2.3). Това ще създаде ковалентна връзка в дупката.

Наличието на допълнителни дупки ще позволи на електроните лесно да се носят от един ковалентна връзка към друга. От дупки лесно се приемат електрони, атоми, които са въведени в полупроводникови допълнителни отвори се наричат ​​акцептори.

При нормални условия, броят на дупки в такъв материал далеч надхвърля броя на електроните. Следователно дупки са основни токоносители, а електроните - малцинство. Тъй като основните носители зареждане са положителни, материалът се казва, р-тип полупроводници.

N- и р-тип полупроводникови материали имат значително по-висока проводимост от чисти полупроводници. Това проводимост може да се увеличава или намалява, като промените размера на примеси. Колкото по-силно легирани полупроводников материал, долната му електрическо съпротивление.

Свържете се с две полупроводници с различен тип проводимост р наречените неправителствени организации и има една много важна функция - съпротивата е независима от текущата посока. Имайте предвид, че този контакт не може да бъде получена чрез натискане заедно два полупроводникови. р-п възел е създаден в полупроводникови пластини чрез образуване по нея региони с различни видове проводимост. Методи за получаване на р-п възли са описани по-долу.