Электрический ток в полупроводниках
Связь между атомами в кристалле германия или кремния является ковалентной, т. е. осуществляется парами валентных электронов.
Каждый валентный электрон принадлежит двум атомам
При повышении температуры некоторая часть валентных электронов может получить энергию, достаточную для разрыва ковалентных связей. Тогда в кристалле возникнут свободные электроны и вакансии-«дырки»
С понижением температуры сопротивление полупроводников возрастает и вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами
Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна концентрации дырок. Электронно-дырочный механизм проводимости называется собственной электрической проводимостью полупроводников.
Электронная
4 валентных электрона атома As включены в образование ковалентных связей с 4 соседними атомамиGe. Пятый валентный электрон легко отрывается от атома мышьяка и становится свободным.
Дырочная
Атом Jn, создал с помощью своих валентных электронов ковалентные связи лишь с 3 соседними атомами Ge. Поэтому в ковалентной связи соседних атомов образуется вакансия.
Электронно- дырочный переход.
Электронно-дырочный переход (или n –p -переход) – это область контакта двух полупроводников с разными типами проводимости.
При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область.
Напряженность электрического поля в запирающем слое будет уменьшаться. Основные носители, двигаясь навстречу друг другу, будут пересекать n–p-переход, создавая ток в прямом направлении.
Напряженность электрического поля в запирающем слое будет увеличиваться. Ток создают неосновные носители
Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами.
Полупроводниковые диоды используются в выпрямителях для преобразования переменного тока в постоянный.
Достоинства-малые размеры, длительный срок службы, механическая прочность.
Существенным недостатком является зависимость их параметров от температуры.
Полупроводниковые приборы с двумя n–p-переходами называются транзисторами.
При замыкании цепи эмиттера основные носители заряда переходят в базу, создавая в цепи ток Iэ. Но для зарядов, попавших в базу из эмиттера, n–p-переход в цепи коллектора открыт. Большая часть зарядов захватывается полем этого перехода и проникает в коллектор, создавая ток Iк.
Для того, чтобы ток коллектора был равен току эмиттера, базу транзистора делают в виде очень тонкого слоя.
При изменении тока в цепи эмиттера изменяется сила тока и в цепи коллектора.
Если в цепь эмиттера включен источник переменного напряжения, то на резисторе R, включенном в цепь коллектора, возникает переменное напряжение, амплитуда которого может во много раз превышать амплитуду входного сигнала. Транзистор выполняет роль усилителя переменного напряжения.