Виды проводимости полупроводников.

ВВЕДЕНИЕ

Характерной особенностью развития науки и техники нашего века является развитие электроники.

Без электронных устройств не может существовать ни одна отрасль промышленности, транспорта, связи, и т.д., Достижения электроники влияют не только на экономическое развитие нашего общества, но и на социальные процессы, образование, все шире применяется в быту. Это результат внедрения научно–технических достижений в сфере интеллектуальной деятельности человека.

Промышленная электроника – раздел электроники, занимающаяся применением полупроводниковых приборов в промышленности, рассматривает общие принципы построения функциональных узлов.

Специалист в области электроники должен четко сформулировать задачу, для разработчиков электронных схем.

ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Резисторы 

Условное обозначение на электрических схемах – R. По назначению подразделяются на: 

а) общего назначения (1 Ом – 10 МОм), мощность рассеяния (0,06 Вт – 100 Вт);

б) специальные;

в) прецизионные.

По использованию подразделяются на:

а) постоянные резисторы (рисунок 1,а);

б) переменные резисторы с плавной регулировкой (рисунок 1,б,г) и дискретным переключением (рисунок 1,в)

в) подстроечные резисторы (рисунок 1,д,е);

г) терморезисторы (рисунок 1,ж);

д) варикапы (рисунок 1,з);

е) фоторезисторы (рисунок 1,и);

ж) тензорезисторы (рисунок 1,к)

На электрических схемах на условном изображении резистора римскими цифрами может обозначаться величина рассеивания мощности (рисунок 2).

По исполнению резисторы подразделяются на: 

а) проволочные

б) непроволочные (углеродистые, металлодиэлектрические, композиционные, полупроводниковые)

в) металлофольговые.

Рисунок 1

Рисунок 2

Основными параметрами резисторов являются:

а) номинальное сопротивление по ГОСТу

б) номинальная мощность

в) допускаемое отклонение по ГОСТу

г) предельное напряжение  

д) термостойкость, ВАХ – линейные, нелинейные (t, U)

Конденсаторы

Условное обозначение конденсаторов на схемах – С.

Применяемые в промышленности конденсаторы классифицируются по:

а) виду диэлектрика:

– с газообразным диэлектриком

– жидким

– твердым неорганическим (керамические), органическим (бумага);

б) по исполнению:

– электролитические конденсаторы (рисунок 3,а);

– конденсаторы переменой емкости (рисунок 3,б);

– подстроечные конденсаторы (рисунок 3,в);

– вариконд (рисунок 3,г);

– дифференциальный конденсатор (рисунок 3,д);

– многосекционный (рисунок 3,е);

Рисунок 3

Обозначение конденсаторов

Пример обозначение конденсатора: К10–25–100пФ+10 % М47–НМ–В ОЖО.460.106.ТУ.

Первая буква или две буквы, указывают на тип конденсатора (К – постоянной емкости; КТ – подстроечный; КП – переменной емкости; КС–сборка.). Первое двузначное число указывает тип диэлектрика. Второе двузначное число указывает номер разработки. Третий числовой номер указывает номинальную емкость по ГОСТу. Четвертый цифровой номер указывает на допустимое отклонение емкости. Значение ТКЕ указано в последующих надписях (М – минус, П – плюс, МП~0,47 – значение ТКС, НМ – отсутствие мерцания, В – всеклиматическое исполнение). Далее следует обозначение документа на поставку.

Основными параметрами конденсаторов являются; номинальная емкость, допустимое отклонение емкости, тангенс угла диэлектрических потерь, ток утечки (для электролитических конденсаторов), номинальное напряжение и ТКЕ.

Индуктивность

Условное обозначение индуктивности на схемах – L. Внешне индуктивность может представлять собой катушку, дроссель, трансформатор и т. д.

Дроссели– обеспечивают большое сопротивление для переменных и пульсирующих токов, малое сопротивление для постоянной составляющей.             

В сердечнике дросселя имеется воздушный зазор (0,05 – 0,1 мм) предохраняющий магнитные цепи от насыщения постоянным током.

Трансформаторы подразделяются на:

а) силовые – в блоках питания;

б) сигнальные – для формирования, передачи и запоминания электрических сигналов;

в) импульсные – для формирования импульсов тока различной формы.

Условные обозначения: ТА – питание выпрямительных блоков; ТН – питания накальных цепей; ТПП – питания полупроводниковых приборов; ТС – питания бытовой аппаратуры; ТТ – питания бытовой аппаратуры, тороидальный; ТВТ – входной для транзисторных устройств; ТОТ – выходной для транзисторных устройств; ТМ – согласующийся маломощный; ТИ – импульсный.                     

ПОЛУПРОВОДНИКИ

Основные понятия

Обычно к полупроводникам относятся вещества, которые при комнатной температуре имеют удельное электрическое сопротивление в пределах от Вещества со значительно меньшим сопротивлением ( ) причисляют к проводникам, а со значительно большим ( ) сопротивлением – к диэлектрикам.

В отличие от чистых металлов сопротивление чистых полупроводников сильно зависит от температуры и, кроме того, с ростом температуры уменьшается.

При добавлении примеси в чистый металл удельное сопротивление образующего сплав (нихрома, манганина и т.п.) больше удельного сопротивления каждого из компонентов, тогда как при добавлении примеси в чистый полупроводник его удельное сопротивление сильно уменьшается: например, 10 % мышьяка в германии снижает сопротивление в 200 раз.

В дальнейшем будут рассматриваться главным образом кремний и германий – основные материалы, используемые в современной технике.

Виды проводимости полупроводников.

Проводимость собственного полупроводника, обусловленную парными носителями теплового происхождения, называют собственной.

Проводимость, обусловленную наличием примесных атомов, нарушающих структуру кристаллической решетки, называют примесной. Заметим, что слово примесь не всегда следует понимать буквально. В ряде случаев такие же последствия, как наличие примесных атомов, могут вызвать различные дефекты решетки: избыток одного из основных компонентов вещества (например, кислорода в закиси меди), смещение узлов решетки и др. Поэтому более точен общий термин – дефектная проводимость.

Свободные электроны примесного происхождения добавляются к свободным электронам, порожденным термогенерацией, поэтому проводимость полупроводника делается преимущественно электронной. Такие полупроводники называются электронными или типа – n. Примеси, обуславливающие электронную проводимость, называются донорными. Донорами по отношению к кремнию и германию могут быть сурьма, мышьяк и некоторые другие элементы.

Однако если ввести в кремний атом трехвалентного бора, результат будет иным. Электрон, отобранный из основной решетки, превращает атом бора в неподвижный отрицательный ион. На том месте, откуда пришел электрон, образуется свободная дырка, которая добавляется к собственным дыркам, порожденным термогенерацией. Такие полупроводники (с преимущественно дырочной проводимостью) называются дырочными или типа – p.