наименование организации образования | КГУ СШ им.А.С.Макаренко | | |
Краткосрочный (поурочный) план | | |
Раздел | | | |
Ф.И.О (при его наличии) педагога | Р.Е.Иманкулова | | |
Дата | | | |
Класс | Количество присутствующих | Количество отсутствующих | | |
Тема урока | Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы. | | |
Цели обучения в соответствии с учебной программой | 10.3.3.3 - описывать электрический ток в полупроводниках и объяснять применение полупроводниковых приборов; | | |
Цели урока | Описывать ЭТ в полупроводниках | | |
дать понятие р-n-перехода и его использование в полупроводниковом диоде | | |
сформировать знания о применении полупроводников | | |
Ход урока | | | | |
Этап урока/ Время | Действия педагога | Действия ученика | Оценивание | Ресурсы |
начало урока | приветствие | приветствие | | |
Повторение: Устный опрос | Электрический ток в металлах Причина сопротивления в металлах Зависимость сопротивления от температуры Сверхпроводимость | | |
| | | |
| | | |
середина урока | Изучают самостоятельно материал | Читают параграф Отвечают на вопросы Работа в парах 1.Что надо сделать, чтобы электропроводность германия и кремния стала такой же, как и электропроводность металла? диэлектрика? (Ответ: нагреть, охладить.) 2.Как известно, при температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые металлы переходят в сверхпроводящее состояние, то есть сопротивление падает до нуля. Можно ли путём понижения температуры получить сверхпроводящий германий и кремний? (Ответ: Нет, так как при понижении температуры сопротивление полупроводника возрастает.) 3.Энергии, необходимые для образования электронов проводимости в германии Е1 = 1,12·10-19 Дж, в кремнии Е2 = 1,76·10-19 Дж. В каком из этих полупроводников при данной температуре будет большая концентрация собственных электронов проводимости. (Ответ: В германии, так как для образования электронов проводимости у него требуется меньшая энергия.) 4.Почему при изготовлении полупроводниковых материалов обращается исключительное внимание на степень их чистоты? (Ответ: Примесь увеличивает проводимость полупроводников.) 5.Какого типа будет проводимость германия, если к нему добавить примесь фосфора (5-ти вал.)? (Ответ: электронная.) 6. Какого типа будет проводимость германия, если к нему добавить примесь цинка (2-х вал.)? (Ответ: дырочная.) 7.Почему измерения электропроводности полупроводников производят обычно при слабом освещении или в темноте? (Ответ: Электропроводность полупроводников зависит от освещения, которая может исказить результаты измерения.) | | Учебник |
Составляют конспект | Полупроводник Примеси Кластер полупроводников p-n переход | | |
Чтение дополнительной литературы | Читают о применении п/п Записывают Диод Фоторезистор Назначение данных приборов Их преимущества | | Приложение 1 |
| | | |
| | | |
| | | |
конец урока | получает обратную связь | осуществляют рефлексию метод 3 «М» - 3 лучших момента на уроке, 1 действие для улучшения своей деятельности | | |
Дом.задание | Презентация 4-5 слайдов о применение п/п (8 б) Ролик в программе CANVA (10 Б) | | |
| | | |
Приложение 1
Проводники, в основном металлы, обладают очень малым удельным сопротивлением, поэтому металлы применяются для передачи тока.
У диэлектриков, наоборот, сопротивление огромно, они практически ток совсем не проводят. Их применяют там, где нужно преградить дорогу электрическому току и обезопасить от него людей.
Полупроводники занимают промежуточное положение, сопротивление у них более или менее большое, то есть они проводят электрический ток, но плохо.вот это промежуточное положение – ни проводники, ни диэлектрики – и послужило причиной того, что полупроводники долгое время были изгнаны из электротехники. В начале ХХ века становились на ноги такие изобретения как электродвигатель, трансформатор, линия передач и поэтому электротехника занялась решением двух проблем: пропускание тока и защита от высоких напряжений. А полупроводниками – полу изоляторами интересовались мало.
Всю историю полупроводников можно разбить на 2 этапа: до 1948 года и после. Первый этап характеризуется тем, что полупроводники в промышленности почти не применялись. Единственным исключением был силен, особыми свойствами которого заинтересовались ещё в 70-х годах ХIХ века. Но такое положение не могло продолжаться долго – техника развивается и ищет новые материалы. И полупроводники постепенно начали проникать в различные отрасли электротехники, но это были случайные, не связанные между собой применения, так как полупроводники применяли, либо совсем не подозревая, что это полупроводники, либо не придавая этому факту никакого значения.
У нас в России в Петербурге в 1931 году академик Иоффе организует научный центр изучения полупроводников. Появились первые теоретические и экспериментальные работы физиков: Френкеля, Иоффе и других. Уже тогда Иоффе предсказывал, что с помощью полупроводниковых элементов можно будет превращать свет и тепло в электроэнергию для нужд промышленности и быта.
1948 год в истории полупроводников имеет большое значение. В конце этого года американские физики Бардин и Браттейн изобрели полупроводниковый триод, заменяющий радиолампу.
Это событие произвело переворот в полупроводниковой технике. Это изобретение открыло глаза на несправедливо забытых пасынков электротехники полупроводников – и помогло увидеть, какие необъятные перспективы открывают они для развития техники.
После 1948 года полупроводниками стали заниматься целые армии исследователей и инженеров, полупроводники вошли в промышленность, в народное хозяйство.
2.Использование полупроводников в устройстве:
- термисторов,
- фоторезисторов.
- сообщение учащегося.
Какие же технические задачи разрешает промышленность с помощью полупроводников?
1) Превращают переменный ток в постоянный.
2) Усиливают высокочастотные колебания.
3) Регулируют силу тока и напряжения.
4) Разрешают разнообразные задачи автоматики и телеуправления.
5) Измеряют температуру и освещённость помещений.
6) Сигнализируют на десятки километров о присутствии светящихся или нагретых тел.
7) Превращают тепловую энергию в электрическую.
8) Создают с помощью электрического тока тепло и холод.
9) Превращают энергию солнечных лучей в электрическую (солнечные батареи).
10) Усиливают в миллионы раз самые слабые пучки электронов.
Самыми простейшими полупроводниковыми приборами являются термисторы и фоторезисторы. Эти полупроводниковые приборы по конструкции предельно просты. Они представляют собой всего-навсего небольшие кристаллики полупроводника с контактами. Однако, благодаря, замечательным физическим свойствам полупроводников, даже эти простейшие приборы способны решать множество трудных, важных и интересных задач в самых разных областях науки и техники.
1) ТЕРМИСТОРЫ (терморезисторы, термосопротивления).
Мы знаем, что в полупроводниках сопротивление очень сильно зависит от температуры. Термисторы – это приборы, которые используют зависимость сопротивления полупроводников от температуры.
Выпускают термисторы в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок размером от нескольких микрометров до нескольких сантиметров.
Где же используются термисторы?
Выступление учащегося.
Термисторы используются:
- в качестве термометров для измерения и регулирования температуры в диапазоне от 1 К до температуры расплавленной стали 1800 К.
- для стабилизации различных элементов электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры.
- для контроля тепловых режимов машин, механизмов.
- для контроля температуры тяжёлобольных в реанимационных палатах
- для дистанционного наблюдения за состоянием здоровья редких и ценных животных.
- для изучения спектра Солнца и звёзд.
- для измерения температуры, противопожарной сигнализации, что позволяет определять температуру любого числа помещений или предметов из одного наблюдательного пункта.
На больших теплоходах несколько тысяч термисторов размещают по всему кораблю и контролируют температуру везде, где это представляет интерес. Термисторы могут не только контролировать, но и поддерживать желаемую температуру в данном помещении.
Преподаватель:
Вы будущие работники пищевой промышленности, где также используются эти устройства для измерения и поддерживания температуры в плитах, жарочных шкафах и других устройствах.
2)ФОТОРЕЗИСТОРЫ.
Фоторезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого меняется под действием света. Основу любого фоторезистора составляет полупроводниковая пластинка или плёнка. В этих приборах используется явление фотоэффекта (явление вырывания электронов из вещества под действием света), которое мы будем с вами изучать на 2 курсе и ещё встретимся с этими приборами и рассмотрим их более глубоко и научно. Миниатюрность и высокая чувствительность фоторезисторов позволяет использовать их в самых различных областях науки и техники.
Что же умеют фоторезисторы?
Выступление учащегося.
Один впечатляющий пример.
В июне 1982 года, когда английские десантники захватили порт Стенли – административный центр Фолклендских островов, в Южном полушарии, была зима. Как писала газета «Известия» немалую роль в развитии событий сыграло то обстоятельство, что любая попытка аргентинских солдат обогреться и развести костёр, немедленно приводила к накрытию костра, а с ним, как правило, миномётной или артиллерийской позиции, английской ракетой с головкой самонаведения. Фоторезистор, по сигналам которого наводилась ракета, реагировал на инфракрасное излучение костра.
Фоторезисторы установленные на спутниках, следят за запуском чужих ракет. Каждый такой запуск сопровождается характерной и очень мощной вспышкой. Анализ характера вспышки позволяет судить о том, какого типа ракета запущена.
Способность фоторезисторов реагировать на тепловое излучение используют и в мирных целях – для измерения температуры расплавленной стали и чугуна в металлургической промышленности и раскалённой массы материала в керамической, цементной и многих других отраслях промышленности.
Фотосопротивления также находят широкое применение:
- для целей сигнализации и автоматики.
- для управления на расстоянии производственными процессами.
- для сортировки изделий по их размерам.
- для автоматического регулирования освещённости и др.
3.Контакт двух полупроводников (р-n-переход).
Но огромное практическое применение получил контакт двух полупроводников или р-n-переход, который обладает односторонней проводимостью, то есть пропускает ток только в одном направлении.
Вывод: В связи с тем, что р-n-переход пропускает электрический ток только в одном направлении, его используют для выпрямления переменного тока.
4.Использование р-n-перехода в полупроводниковом диоде, его устройство, принцип действия, применение.
Известно, что все электростанции производят переменный ток. Однако имеется множество потребителей, которые не могут обойтись без постоянного тока. Это:
- городской транспорт: троллейбусы, трамваи, метро;
- электролиз;
- зарядка аккумуляторов;
- гальванические покрытия деталей (золочение, серебрение, никелирование, хромирование и т.д.);
- химическая промышленность;
- нефтяная промышленность;
- судостроение и т.д.
Раньше для выпрямления электрического тока использовали ртутные выпрямители, которые выпускал завод «Электровыпрямитель» и которые можно увидеть в музее этого предприятия. Ртутные выпрямители имели низкий КПД, они очень хрупкие, громоздкие. недолговечные и в них используется ядовитая ртуть.
В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители – полупроводниковые диоды, которые изготавливают в основном из германия и кремния. Вообще любой полупроводниковый выпрямительный элемент состоит из электронного и дырочного полупроводников.