Металлические проводниковые и полупроводниковые материалы

Заказать уникальный реферат
Тип работы: Реферат
Предмет: Электротехника
  • 13 13 страниц
  • 3 + 3 источника
  • Добавлена 19.09.2015
748 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
Содержание

Введение 3
1 Общие сведения о проводимости 4
2 Проводниковые материалы 6
3 Полупроводниковые материалы 9
Заключение 12
Список использованной литературы 13

Фрагмент для ознакомления

Известные приборы терморезисторы и подобные им фоторезисторы, варисторы и т.д. работают на принципе изменения электропроводности. Управлять ее можно, изменяя такие параметры, как:– температура;– свет;– электрическое поле;– механические усилия. Наличие у полупроводников двух типов электропроводности — «электронной» (n) * и «электронно-дырочной» (р) позволяет получить полупроводниковые изделия с р—n-переходом.Одной замечательной особенностью р–n-перехода является то, что он обладает емкостными свойствами. Действительно, по обе стороны р-n-перехода возникают объемные электрические заряды неподвижных ионов примесей, разделенные между собой запирающим слоем, имеющим очень высокое удельное сопротивление, что можно рассматривать как конденсатор, обкладками которого являются р и n области полупроводника, разделенные переходом . При существовании в полупроводнике р—n-перехода возникает запирающий слой, которым обусловливается выпрямительный эффект для переменного тока. Наличие двух и более взаимно связанных переходов позволяет получать управляемые системы — транзисторы.P-n переходы используются нашли своеглавное отражение вполупроводниках в электротехнике. А именно, это различные выпрямители, генераторы и усилители. Преобразование различных видов энергии в электрическую может быть осуществлено с полупроводниковыми элементами. Простых полупроводников существует около десяти. Для современной техники особое значение получили германий, кремний и селен.Полупроводниковыми химическими соединениями являются соединения элементов различных групп таблицы Менделеева.К многофазным полупроводниковым материалам можно отнести материалы с полупроводящей или проводящей фазой из карбида кремния, графита и т. п., которые сцеплены керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются тирит, силит и др.Приборы, имеющие в своем составе полупроводниковые элементы, имеют такие преимущества, как:– достаточно большой срок службы;– небольшие массогабаритные показатели; габариты и вес;– простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов);– полупроводниковые приборы, заменяющие электронные лампы, не имеют цепей накала, потребляют незначительную мощность и обладают малой инерционностью;– при освоении в массовом производстве они экономически целесообразны.3.2 Механизм примесной электропроводности полупроводниковС помощью примесей можно так же формировать электропроводность полупроводника. Например, рассмотрим монокристалл полупроводника, кремния в кристаллическую решетку которого введено некоторое количество атомов примеси. В роли примеси возьмем мышьяк (As). Он находится в V группе периодической системы элементов Менделеева. Атом примеси располагается в узле кристаллической решетки, а его валентные электроны устанавливают прочные ковалентные связи с соседними атомами полупроводника (рисунок 3). Рисунок 3 – Пояснения к донорной примесиУ мышьяка на наружной электронной оболочке находятся пять валентных электронов. Четыре из них устанавливают ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Это похоже на существующие связи в основных атомах кристаллической решетки, а пятый валентный электрон такой связи установить не может. Это происходит из-за того, что в атомах кремния все свободные связи уже заполнены. Поэтому связь с ядром этого пятого электрона атома примеси в ε2 раз слабее по сравнению с другими электронами, где ε – диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится атом примеси. Связь этого электрона с атомом легко нарушается . Это происходит из-за влияния теплового колебания атомов кристаллической решетки и он переходит в зону проводимости. При этом становится свободным носителем электрического заряда.Атом же примеси, который потерял один электрон, становится положительно заряженным ионом с единичным положительным зарядом. Однако он остается в узле кристаллической решетки и в отличие от «дырки» , которая так же обладает единичным положительным зарядом, он не может перемещаться внутри кристалла, т.к. связан с соседними атомами полупроводника межатомными связями. При этом он лишь может совершать колебательные движения около положения равновесия в узле кристаллической решетки. При этом электрическая нейтральность кристалла полупроводника не нарушается, так как заряд каждого электрона, перешедшего в зону проводимости, уравновешивается положительно заряженным ионом примеси. Таким образом, полупроводник приобретает свойство примесной электропроводности, обусловленной наличием свободных электронов в зоне проводимости. Этот вид электропроводности называется электронной и обозначается буквой n (негативная, отрицательная проводимость), а полупроводники с таким типом проводимости называется полупроводниками n-типа. Примесь, которая обуславливает электронный тип электропроводности полупроводника, носит названиедонорной. В отличие от идеальных, чистых полупроводников диаграмма распределения электронов по энергетическим уровням в полупроводниках n-типа изменяется (рисунок 4). Уровень Ферми смещается вверх, к границе зоны проводимости Eп , т.к. малейшее приращение энергии электрона проводит к переходу его в зону проводимости. Рисунок 4 - Диаграмма распределения электронов по энергетическим уровнямВ случае добавления в данную кристаллическую решетку полупроводника кремния примесей с валентностью меньшей, чем валентность основного полупроводника, допустим, индия (In), которыйпринадлежитк III группе периодической системы элементов Менделеева, и следовательно, обладает на наружной электронной оболочке тремя валентными электронами, то эти три валентных электрона образуют прочные ковалентные связи с тремя соседними атомами кремния из четырех (рисунок 5).По причине того, что отсутствует необходимый электрон у атома примеси, одна из связей остается не заполненной. Поэтому заполнение этой свободной связи может произойти за счет электрона, перешедшего к атому примеси от соседнего атома основного полупроводника при нарушении какой-либо связи.При этом атом примеси, приобретая лишний электрон, становится отрицательно заряженным ионом, а дырка, образовавшаяся в атоме основного полупроводника, имея единичный положительный заряд, может перемещаться от одного атома полупроводника к другому внутри кристалла, участвуя в тепловом движении; взаимодействуя с электрическими и магнитными полями, а также под действием градиента концентрации.Рисунок 5 – Пояснения к акцепторной примесиДанный тип проводимости носит названия дырочный, обозначается буквой Р (позитивный, положительный тип проводимости), полупроводник называется полупроводником р-типа.ЗаключениеВ данной работе отражен механизм проводимости и проанализированы различные материалы на предмет их вхождения в группу проводников или полупроводников.Сегодня, основываясь на экономическом анализе ситуации алюминий не только, как правило, заменил медь для воздушных линий передач, но начинает внедряться и в производство изолированных кабельных изделий.Отечественная наука и техника полупроводников развивалась собственным путем, обогащая мировую науку своими достижениями и успехами и в то же время, используя все прогрессивное, что давала зарубежная наука и техника, путем творческого освоения практических результатов иностранных работ.Список использованной литературыВолович Г.И. Полностью дифференциальные операционные усилители // Современная электроника, № 5 2008, с. 16 – 19. Carter B. A Differential OpAmp Circuit Collection. Application report SLOA064. Texas Instruments. July 2010.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. ДодэкаXXI, 2009.

Список использованной литературы

1. Волович Г.И. Полностью дифференциальные операционные усилители // Современная электроника, № 5 2008, с. 16 – 19.
2. Carter B. A Differential OpAmp Circuit Collection. Application report SLOA064. Texas Instruments. July 2010.
3. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. Додэка XXI, 2009.

Вопрос-ответ:

Что такое проводниковые материалы?

Проводниковые материалы - это материалы, которые обладают способностью передавать электрический ток без значительного сопротивления. Они содержат свободные электроны, которые легко двигаются под воздействием электрического поля.

Какие параметры можно изменять, чтобы управлять электропроводностью полупроводниковых материалов?

Для управления электропроводностью полупроводниковых материалов можно изменять такие параметры, как температура, освещенность светом, приложенное электрическое поле, а также механические усилия. Изменение этих параметров позволяет контролировать количество свободных электронов и дырок в материале, что влияет на его электропроводность.

Какие типы электропроводности есть у полупроводниковых материалов?

У полупроводниковых материалов есть два типа электропроводности: электронная (n-тип) и дырочная (p-тип). В электронном типе материала основными носителями заряда являются свободные электроны, а в дырочном типе - дырки. Количество свободных электронов и дырок можно контролировать различными способами, что позволяет управлять проводимостью материала.

Какие приборы работают на принципе изменения электропроводности?

Приборы, которые работают на принципе изменения электропроводности, включают в себя терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и другие. Терморезисторы изменяют свою электропроводность в зависимости от температуры, фоторезисторы - от освещенности светом, а варисторы - от приложенного электрического поля. Эти приборы широко используются в различных сферах, таких как электроника, автомобильная промышленность и другие.

Какие материалы являются проводниковыми?

Проводниковыми материалами являются многие металлы, такие как медь, алюминий, железо и другие. Они обладают высокой проводимостью электрического тока благодаря наличию большого количества свободных электронов, которые легко передвигаются внутри материала. В результате эти материалы широко применяются в различных электрических и электронных устройствах.

Какие параметры можно изменять для управления электропроводностью металлических проводниковых и полупроводниковых материалов?

Для управления электропроводностью металлических проводниковых и полупроводниковых материалов можно изменять такие параметры, как температура, свет, электрическое поле, механические усилия.

Какой принцип работы приборов, таких как терморезисторы и фоторезисторы?

Приборы, такие как терморезисторы и фоторезисторы, работают на принципе изменения электропроводности. Их электропроводность изменяется в зависимости от температуры или освещенности.

В чем отличие металлических проводниковых материалов от полупроводниковых материалов?

Основное отличие между металлическими проводниковыми материалами и полупроводниковыми материалами заключается в наличии двух типов электропроводности у полупроводников (электронной и дырочной), в то время как у металлов электропроводность осуществляется только электронами.

Какие известные приборы работают на принципе изменения электропроводности?

Среди известных приборов, работающих на принципе изменения электропроводности, можно назвать такие как терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и другие.