Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Що собою представляють собою напівпровідники?
Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика і відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури .
2.Які елементи є напівпровідниками? Яка у них особливість?
Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких складає порядку декількох електронвольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а арсенід індію - до вузькозонних. До числа напівпровідників належать багато простих речовин хімічних елементів (германій, кремній, селен, телур, арсен та інші), величезна кількість сплавів і хімічних сполук (арсенід галію та ін.) Майже всі неорганічні речовини навколишнього світу - напівпровідники. Найпоширенішим у природі напівпровідником є кремній, що становить майже 30 % земної кори.
Залежно від того, чи віддає домішковий атом електрон або захоплює його, його називають донорними або акцепторними. Характер домішки може змінюватися в залежності від того, який атом решітки вона заміщує, в яку кристалографічну площину вбудовується.
Провідність напівпровідників сильно залежить від температури. Поблизу абсолютного нуля температури напівпровідники мають властивості діелектриків.
3.Яка внутрішня будова напівпровідників?
Структура электронных энергетических уровней полупроводника представляет собой две близко расположенные зоны: валентную зону и зону проводимости. Энергетическая щель, называемая запрещённой зоной, между двумя зонами по ширине не превышает единиц электрон-вольтов, а энергия Ферми оказывается в этой зоне. Таким образом, валентная зона оказывается полностью занятой валентными электронами, а зона проводимости пустой. Однако тепловое движение приводит к тому, что часть электронов переходит из валентной зоны в зону проводимости, становясь относительно свободными электронми проводимости. Вместе с этим образуется вакантное место в валентной зоне — дырка.
4. Що називають кристалічною рещіткою? Намалювати схематично.
Кристалі́чна ґра́тка (рос. решетка кристаллическая, англ. crystal lattice, нім. Kristallgitter n, Gitter n) — геометрично правильне розміщення атомів (йонів, молекул), властиве речовині, що перебуває в кристалічному стані. Просторові фігури (наприклад, паралелепіпеди) в вершинах яких розміщено атоми, називаються комірками кристалічної ґратки, регулярна нескінченна система геометричних точок (вузлів ґратки), що є ідеально періодичною в трьох вимірах простору; існує 14 основних типів просторових ґраток.
5.Що називають власною провідністю напівпровідника? Чим вона обумовлена?
У хімічно чистому кристалі напівпровідника число дірок завжди дорівнює числу вільних електронів і електричний струм у ньому утвориться в результаті одночасного переносу зарядів обох знаків. Така електронно –діркова провідність називається власною провідністю напівпровідника. При цьому загальний струм у напівпровіднику дорівнює сумі електронного і діркового струмів. Ця умова може бути записана так:
J = Jn + Jp
6,7.Що називають електронною,дірковою провідністю напівпровідника? Чим вона обумовлена?
провідність напівпровідника обумовлена переміщенням, як вільних електронів, так і дірок. У першому випадку носії зарядів від'ємні (негативні), у другому — додатні (позитивні). Відповідно розрізняють два види провідності напівпровідників — електронну, чи провідність типу п (від слова negative — негативний), і діркову, чи провідність типу р (від слова positive — позитивний).
8.Які домішки називають донорними?
Домішки, які легко віддають електрони і, отже,збільшують кількість електронів, називають донорними домішками(віддаючими).
9. Які домішки називають акцепторними?
Напівпровідники із акцепторними домішками називають напівпровідниками р – типу. Вних дірки є основними носіями заряду, а електрони – неосновними.
10. Що називають р-п-переходом?
Контакт двох напівпровідників різних типів називають п – р-переходом.
11. Як фізично утворюють р-п-переход? Зобразити схематично.
12. Що називають потенційним бар’єром?
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР - область повышенного значения потенциальной энергии, разделяющая области с пониженным её значением (потенциальные ямы и долины).
13. Формування р-n переходу.
Електронно – дірковий перехід не можна створити простим дотиканням пластин n- і р - типа, тому що при цьому неминучий проміжний шар повітря, окислів чи поверхневих забруднень. Ці переходи одержують вплавленням чи дифузією відповідних домішок у пластинки монокристала напівпровідника, а також шляхом вирощування р-n переходу з розплаву напівпровідника з регульованою кількістю домішок. У залежності від способу виготовлення р-n переходи бувають сплавними, дифузійними та інші.
19. Що називається напівпровідниковим резистором? Яка його будова? Намалюйте схематичне забраження на схемах. Які основні види резисторів ви знаєте?
Перші дві групи напівпровідникових резисторів відповідно до цієї класифікації - лінійні резистори і варистори - мають електричні характеристики, слабо залежні від зовнішніх чинників: температури навколишнього середовища, вібрації, вологості, освітленості та ін Для інших груп напівпровідникових резисторів, навпаки, характерна сильна залежність їх електричних характеристик від зовнішніх факторів. Так, характеристики терморезисторов істотно залежать від температури, характеристики тензорезисторів - від механічних напружень.
20. Які резистори називається терморезисторами? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ терморезистора. Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне забраження на схемах. Терморезистори - це напівпровідникові резистори, в яких використовується залежність електричного опору напівпровідника від температури.
Розрізняють два типи терморезисторов: термістор, опір якого із зростанням температури падає (з негативним температурним коефіцієнтом опору ТКС), і позистор, у якого опір з підвищенням температури зростає (з позитивним ТКС).
21. Які резистори називається фоторезисторами? Які їх основні властивості та область застосування? Перелічіть основні характеристики. Намалюйте схематичне забраження на схемах?
Фоторези́стор — елемент електричного кола, який змінює свій опір при освітленні.
Принцип дії фоторезистора оснований на явищі фотопровідності — зменшенні опору напівпровідника при збудженні носіїв заряду світлом.
Найпопулярнішим напівпровідником, на основі якого виготовляються фоторезистори, є CdS.
Фоторезистори застосовуються у фотореле, які автоматично включають вуличне освітлення в сутінках, у турнікетах метро тощо.
22. Намалювати та описати основні характеристики фоторезистора.
Вольт-амперні характеристики фоторезистора представляють собою залежність струму через фоторезистор (фотострум) від прикладеної напруги, при постійній освітленості (рис 1). Розрізняють два струми: світловий (1 при освітленні фоторезистора) і темновий (2 в темряві). В робочому діапазоні напруг вольт-амперні характеристики фоторезисторів при різних значеннях світлового потоку практично лінійні. Але у більшості плівкових фоторезисторів лінійність вольт-амперної характеристики порушується при малих напругах. Ця не лінійність зв’язана з явищем на контактах між окремими зернами або кристалами напівпровідника.
Світлова або люкс-амперна характеристика фоторезистора представляє собою залежність фотоструму Iф=Iсв-Iтем від освітленості. Фоторезистори звичайно мають сублінійну світлову характеристику (рис.2).
Спектральна характеристика фоторезистора – це залежність фотоструму від довжини хвилі падаючого світла на робочу площадку фоторезистора. Тому при виготовленні фоторезисторів враховується довжина хвилі, при якій буде працювати фоторезистор. Наприклад інфрачервоні фоторезистори мають найбільшу чутливість при інфрачервоному освітленні, ніж при звичайному.
Постійна часу – це швидкість зміні опору фоторезистора, при зміні освітленості - інерція
Для визначення швидкості спочатку фоторезистор на деякий час розміщують під джерелом світла (200лк), потім повністю затемнюють фоторезистор і вимірюють час за який фоторезистор відновить свій опір на 63% (в е раз).
Звичайні фоторезистори звичайно мають порівняно велику інерцію, і тому фоторезистори можуть сприймати світлові імпульси з частотою декілька кілогерц.
Темновий опір – це опір фоторезистора при відсутності світла. Темновий опір прийнято вимірювати через 30 секунд після затемнення фоторезистора, який перед цим знаходився під освітленістю 200лк.
Питома чутливість – це відношення фотоструму до світлового потоку і прикладеної напруги:
Чутливість називають інтегральною, тому, що її вимірюють при освітленні фоторезистора світлом складного спектрального складу: від джерела світла з кольором температури 2840К при освітленості 200лк. Питомі інтегральні чутливості різних фоторезисторів від 1 до 600 мА/(В×лм).
23. Які резистори називається варисторами? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ варистора.Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне забраження на схемах.
Вари́стор (англ. vari(able) (resi)stor — змінний резистор) — напівпровідниковий резистор, електричний опір (провідність) якого нелінійно залежить від прикладеної електричної напруги; іншими словами, який має нелінійну симетричну вольт-амперну характеристику та два виводи.
24. Що називається діодом? Яка його будова? Намалюйте схематичне забраження на схемах. Які основні види діодів ви знаєте?
Діод (рос. диод, англ. diode, нім. die Diode) — електронний прилад з двома електродами, що пропускає електричний струм лише в одному напрямі. Застосовується у радіотехніці, електроніці, енергетиці та в інших галузях, переважно для випрямляння змінного електричного струму, детектування, перетворення та помноження частоти, а також для переключення електричних кіл.
Напівпровідникові і лампові діоди.Стабілітрони, випрямні,тунельні,варікапи, фотодіоди, світлодіоди.
25. Які діоди називається випрямними? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ випрямного діода. Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне зображення на схемах. До основних стандартизованих параметрів випрямних діодів відносяться:
Середній прямий струм Іпр.ср - середнє за період значення прямого струму.
Максимально припустимий середній прямий струм Іпр. ср. max
Середній випрямлений струм Івп. ср - середнє за період значення випрямленого струму, що протікає через діод (з урахуванням зворотного струму).
Максимально припустимий середній випрямлений струм І вп ср. max
Постійна пряма напруга Uпр - значення постійної напруги на діоді при заданому постійному прямому струмі.
Середня пряма напруга Uпp. ср - середнє за період значення прямої напруги при заданому середньому значенні прямого струму.
Постійна зворотна напруга Uобр - значення постійної напруги, прикладеної до діода в зворотному напрямку.
Максимально припустима постійна зворотна напруга Uобр. max
Максимально припустима імпульсна зворотна напруга Uобр. і. max
Постійний зворотний струм Іобр - значення постійного струму, що протікає через діод у зворотному напрямку при заданій, зворотній напрузі.
Середній зворотний струм Іобр. ср - середнє за період значення зворотного струму.
26. Які діоди називається стабілітронами? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ стабілітрона. Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне зображення на схемах.
(стабілітрон) — різновид діодів, що в режимі прямих напруг, проводять струм як звичайні діоди, а при зворотній напрузі — струм різко зростає тільки в області напруг близьких до пробою.
В основі роботи стабілітрона лежать два механізми:
Лавинний пробій p-n переходу
Тунельний пробій p-n переходу, також відомий під назвою ефект Зенера.
27. Які діоди називається тунельними? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ тунельного діода. Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне зображення на схемах.
Тунельний діод - напівпровідниковий елемент електричного кола з нелінійною вольт-амперною характеристикою, на якій існує ділянка з від'ємною диференційною провідністю.
В тунельному діоді використовується сильно легований p-n перехід, крізь який носії заряду можуть тунелювати при умові збігу енергій донорних рівнів електронів у n-області і акцепторних рівнів дірок у p-області. Струм через p-n перехід зростає для значень напруги, при яких такий збіг створюється, але зменшується при більшій напрузі, створюючи ділянку з від'ємною диференційною провідністю.
Винайшов тунельний діод у 1957 році Ісакі Леона. В 1973 році він отримав Нобелівську премію з фізики за відкриття явища тунелювання електрона.
Тунельні діоди відносно стійкі до іонізуючого випромінювання, в порівнянні з іншими діодами. Це робить їх придатними для застосування в середовищах з високими рівнями радіації, наприклад, у космосі.
28. Які діоди називається вирікапами? Які їх основні властивості? Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне забраження на схемах
Варика́п — напівпровідниковий елемент, в якому використовується властивість електронно-діркового переходу змінювати свою ємність в залежності від прикладеної напруги. Призначений для використання в якості керованої напругою електричної ємності. Працює при зворотній напрузі, підключеній до p-n-переходу. Ємність змінюється в широких межах.
Використовується в схемах автоматики, інформаційно-вимірювальної техніки, в радіотехніці.
29. Які діоди називається фотодіодами? Які їх основні властивості? На малювати ВАХ фотодіода. Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне зображення на схемах
Фотодіо́д — це приймач оптичного випромінювання, який перетворює падаюче на його фоточутливу область світло в електричний заряд за рахунок процесів в p-n-переході. Його можна класифікувати як напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність його вольт-амперної характеристики від освітленості.
Параметри та характеристики
чутливість
еквівалентна потужність шуму (англ. noise-equivalent power)
вольт-амперна характеристика
спектральна характеристика
темновий рівень струму
інерційність
Фотодіоди використовуються в побутових електронних пристроях, зокрема програвачах компакт-дисків, детектори диму, приймачах для пультів дистанційного управління. Фотодіоди часто використовуються для точного вимірювання інтенсивності світла в науці та промисловості.
30. Які діоди називається світлодіодами? Які їх основні властивості? Вказати основні характеристики та область застосування. Намалюйте схематичне зображення на схемах.
Світлодіо́д (англ. LED - light-emitting diode) — напівпровідниковий пристрій, що випромінює некогерентне світло, при пропусканні через нього електричного струму (ефект, відомий як електролюмінесценція). Випромінюване світло традиційних світлодіодів лежить у вузькій ділянці спектру, а його колір залежить від хімічного складу використаного у світлодіоді напівпровідника.