|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА Полупроводниковый диод использует одностороннюю проводимость p-n-перехода. Такой диод имеет два контакта для присоединения к окружности. Часто говорят, что в незначительное сопротивление диода в прямом направлении и очень большое сопротивление - в обратном. Однако это не совсем точное утверждение: по сути, для полупроводников вообще и особенно для электронно-дырочных переходов не выполняется закон Ома. Поэтому любого постоянного сопротивления в таких проводников нет. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода имеет вид:
Полупроводниковые диоды используют для выпрямления тока переменного направления (такой ток называют переменным), а также для изготовления свето-диодов. Полупроводниковые выпрямители являются высоконадежными и имеют значительный срок использования. Широко применяют полупроводниковые диоды в радиотехнических устройствах: радиоприемниках, видеомагнитофонах, телевизорах, компьютерах. Чрезвычайно важными являются полупроводники в транзисторах. Транзисторы - полупроводниковые приборы с двумя p-n-переходами. Главным элементом транзистора является полупроводниковый кристалл, например германий, с введенными в него донорными и акцепторными примесями. Примеси распределены так, что между полупроводниками с одинаковой примесью (их называют эмиттер и коллектор) остается тонкий слой германия с примесью другого типа - этот слой называют базой. Транзисторы бывают двух типов: p-n-p-транзисторы (рис. а) и n-p-n-транзисторы (рис. б).
В транзисторе p-n-p-типа в эмиттере и коллекторе дырок существенно больше, чем электронов, а в базе больше электронов; в транзисторе n-p-n-типа в эмиттере и коллекторе электронов больше, чем дырок, а в базе больше электронов. Рассмотри работу транзистора p-n-p -типа. Три вывода транзистора из участков с различными типами проводимости включают в круг так, как показано на рисунке.
Если потенциал базы p-n-p-транзистора выше потенциала эмиттера, то ток не протекает через транзистор. Следовательно, транзистор может работать как электронный ключ. Если же потенциал базы ниже потенциала эмиттера, то даже незначительные изменения напряжения между эмиттером и базой приводят к значительным изменениям силы тока в цепи коллектора и, соответственно, к изменению напряжения на резисторе значительного сопротивления. Рассмотрев работу транзистора, делаем вывод, что с помощью транзистора можно усиливать электрические сигналы. Поэтому транзистор стал основным элементом очень многих полупроводниковых приборов. Зависимость электропроводности полупроводников от температуры дает возможность применять их в термісторах. Термистор - полупроводниковый терморезистор, электрическое сопротивление которого существенно изменяется при повышении температуры. Термисторы применяют как термометры для измерения температуры. Во многих полупроводниках связь между электронами и атомами настолько незначительный, что достаточно облучить светом кристаллы, чтобы у них возникла дополнительное количество свободных носителей зарядов. Полупроводниковое устройство, в котором используют свойство проводника изменять свое сопротивление при освещении, называют фоторезистором. Фоторезисторы применяются в системах сигнализации и автоматике, дистанционного управления производственными процессами, сортировка изделий и др. Полупроводниковые диоды и транзисторы являются «кирпичиками» очень сложных устройств, называются интегральными микросхемами. Микросхемы работают сегодня в компьютерах и телевизорах, мобильных телефонах и искусственных спутниках, в автомобилях, самолетах и даже в стиральных машинах. Интегральную схему изготавливают на пластинке кремния. Размер пластинки - от миллиметра до сантиметра, причем на одной такой пластинке может размещаться до миллиона компонентов - крошечных диодов, транзисторов, резисторов и др. Важными преимуществами интегральных схем является высокое быстродействие и надежность, а также низкая стоимость. Именно благодаря этому на основе интегральных схем и удалось создать сложные, но многим доступны приборы, компьютеры и предметы современной бытовой техники. ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. С помощью какого опыта можно убедиться в односторонней проводимости полупроводникового диода? 2. Почему база транзистора должна быть очень малым? 3. Какую проводимость может иметь база транзистора? Второй уровень 1. Почему ток в коллекторе примерно равен току в эмиттере? 2. В закрытом ящике размещен полупроводниковый диод и реостат. Конце приборов выведены наружу и присоединены к клеммам. Как определить, какие клеммы принадлежат диода? ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1. Как повлияет на работу транзистора увеличение толщины его базы? 2. Известно, что в каждом транзисторе имеется два p-n-переходы, которые включены навстречу друг другу. Можно ли заменить один транзистор двумя включенными точно так же диодами? 1. Начертите схему включения транзистора p-n-p для усиления напряжения. 2. Начертите схему включения транзистора n-p-n для усиления напряжения. 3. Почему для получения вольт-амперной характеристики полупроводникового диода используют две различные схемы соединения приборов (см. рис. а, б)?
Решения. В этом случае нельзя считать сопротивление амперметра бесконечно малым, а сопротивление вольтметра - бесконечно большим. Схему а нельзя использовать для измерения обратного тока через диод (практически весь ток пойдет через вольтметр). Схему нельзя использовать для измерения напряжения прямого тока (напряжение на амперметрі намного превышает напряжение на диоде). ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ • Транзистор - электронный прибор из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий управлять с помощью слабого входного сигнала электрическим током в электрической цепи. • С помощью транзистора можно усиливать электрические сигналы. • Термистор - полупроводниковый терморезистор, электрическое сопротивление которого существенно изменяется в случае повышения температуры. • Полупроводниковое устройство, в котором используют свойство проводника изменять свое сопротивление при освещении, называют фоторезистором. Домашнее задание 1. Подр-1: § 16 (п. 5, 6, 7, 8); подр-2: § 8. 2. Сб.: Рів1 № 6.6; 6.9; 6.15. Рів2 № 6.16; 6.17; 6.18. Рів3 №6.28; 6.2; 6.30.
|
|
