Презентация по дисциплине "Электротехника и основы электроники" на тему "полупроводники"

Тема урока:

Электропроводимость полупроводников.

Собственная и примесная проводимость.

Электронно-дырочный переход и его свойства.

Прямое и обратное включение

p - n перехода.

Цель урока

• обучающая: формирование понятий об электропроводимости полупроводников, собственной и примесной проводимости, электронно-дырочном переходе, прямом и обратном включении p - n перехода;
• изучение свойств p - n перехода, при прямом и обратном включении.

Цель урока

• развивающая: развитие самостоятельности и логического мышления, умения делать правильные выводы;
• формирование умения наблюдать и выделять главное, анализировать и сопоставлять схемы и параметры.

Вопросы для рассмотрения

• 1. Электропроводимость полупроводников.

• 2. Собственная и примесная проводимость.
• 3. Электронно-дырочный переход и его свойства.
• 4. Прямое и обратное включение p - n перехода.

Мотивация

• Полупроводники применяются для создания полупроводниковых приборов: резисторов, диодов, транзисторов, тиристоров, интегральных микросхем.
• Полупроводниковые приборы применяются для создания электронных устройств автоматики: датчики, усилители, выпрямители, преобразователи, генераторы, регуляторы, контроллеры, компьютеры на базе которых создают системы управления станками, канвеерами, линиями, заводами и т.д.

Актуализация опорных знаний

• 1) Что такое полупроводники, как материалы и какие полупроводники вы знаете из дисциплины «материаловедение»?
• 2) Что будет происходить в полупроводнике при повышении температуры, увеличении освещённости , электрического поля?
• 3) Что представляет собой ковалентная связь между атомами?
• 4) Что такое свободный электрон и дырка в полупроводнике?
• 5)Что такое валентная зона, запретная зона, зона проводимости из зонной теории твёрдого тела?
• 6)Что происходит с электроном в структуре полупроводника, когда он получает дополнительно энергию?

Изложение нового материала 1. Электропроводимость полупроводников.

• Самостоятельно по учебнику Б.И.Петленко «Электротехника и электроника» стр.129 - 131. до первого абзаца,
• Законспектировать:
• 1). Что такое электропроводимость полупроводников и от чего она зависит?
• 2). Что такое генерация и рекомбинация в полупроводниках?

Изложение нового материала 1. Электропроводимость полупроводников.

• Электропроводимость это обратная величина электрическому сопротивлению. (Электропроводимость и проводимость это синонимы)
• Ток в полупроводниках обусловлен свободными электронами и дырками под действием электрического поля.
• Электропроводность в полупроводниках зависит от температуры, освещённости, радиации, сильных электрических полей.

Генерация в полупроводниках

• это образование свободных электронов и дырок.
• при увеличении температуры, освещённости, радиации, электрического поля.

Рекомбинация в полупроводниках

• Обратный процесс генерации – исчезновения пары свободного электрона и дырки.
• Сопровождается выделением тепла или излучением кванта света.

Изложение нового материала 2. Собственная проводимость

• Так как полупроводники находятся при повышенной температуре ( отличной от обсалютного нуля и под влиянием других факторов) , то уже происходит генерация.
• Свободные электроны и дырки они уже есть в полупроводнике этим и обусловлена собственная проводимость.

Изложение нового материала 2. Примесная проводимость.  

• Примесная проводимость обусловлена свободными электронами и дырками полученными за счёт внедрения примесей.
• В полупроводниках n -типа, а основные носители свободные электроны их много, а дырки неосновные носители их мало и есть неподвижные положительно заряженные ионы примеси.
• В полупроводниках p –типа основные носители дырки их много, а неосновные носители свободные электроны их мало и есть неподвижные отрицательно заряженные ионы примеси.

Изложение нового материала 3. Электронно-дырочный переход и его свойства.

• Историческая справка
• В 1939 году американский инженер Рассел Шумейкер Ол (1898 -1987) открыл электронно - дырочный переход ( p - n переход)
• Советский и Российский учёный физик лауреат Нобелевской премии по физике в области полупроводниковых гетероструктур Жорес Иванович Алфёров (1930-2019) внёс огромный вклад в разработку полупроводниковых материалов.

Изложение нового материала 3. Электронно-дырочный переход и его свойства.

• ЭДП это область на границе раздела двух структур n -типа и p - типа с высоким электрическим сопротивлением и электрическим полем образованным объёмными зарядами примесей.
• Свойства ЭДП:
• свойства диэлектрика с электрическим полем.
• при освещении ЭДП перехода происходит генерация.
• выпрямительные свойства.
• свойства конденсатора (образует ёмкость).
• излучение света.

Посмотрим видеоролик об:

• Электропроводимости полупроводников.
• Собственной и примесной проводимости.
• Электронно-дырочном переходе и его свойствах.
• Прямом и обратном включении p - n перехода.

Вопросы для первичной проверки:

• 1)Что такое собственная и примесная проводимость?
• 2) Что влияет на собственную проводимость в полупроводнике?
• 3) Что такое генерация в полупроводнике?
• 4) Что такое рекомбинация в полупроводнике?
• 5) В какой вид энергии преобразуется энергия свободного электрона при рекомбинации?
• 5) Что такое полупроводник n -типа?
• 6) Что такое полупроводник p -типа?
• 7) Что такое p - n переход?
• 8) Особенности прямого включения p - n перехода?
• 9) Особенности обратного включения p - n перехода?
• 10) Какими свойствами обладает p - n переход?

Подведение итогов урока:

• Анализ оценок, замечания.

Задание на дом

• По учебнику : Б.И. Петленко «Электротехника и электроника» стр.129-136, законспектировать:
• Что такое лавинный и тепловой пробой в p - n переходе

До свидания!

• Всем спасибо!