Sektsioonid: Füüsika Konkurents "õppetund"

Õppetund

Tagasi edasi

Tähelepanu! Eelvaate slaidid kasutatakse ainult informatiivsetel eesmärkidel ja ei pruugi anda ideid kõigi esitlusvõime kohta. Kui olete sellest tööst huvitatud, laadige alla täielik versioon.

Õppetund 10. klassi.

Teema: r- ja n.- tüübid. Semiconductori diood. Transistorid. "

Eesmärgid:

• haridus-: Moodustada ideed vaba elektrilaengu kandjatele pooljuhtide lisandite juuresolekul elektroonilise teooria seisukohast ja tuginedes nendele teadmistele, et teada saada P-N ülemineku füüsilist olemust; Õpetage õpilasi selgitama pooljuhtseadmete töö, mis põhineb P-N ülemineku füüsilise üksuse tundmaõppelistel teadmistel;
• arenema: arendada õpilaste füüsilist mõtlemist, võime iseseisvalt sõnastada järeldusi, kognitiivse huvi laiendamist, kognitiivset tegevust;
• haridus-: Jätkake koolilaste teadusliku maailmavaate moodustamist.

Varustus: esitlus teemal:"Semiconductors. Elektriline voolu kontakteerumise pooljuhtide kaudu r- ja n.- tüübid. Semiconductori diood. Transistor, multimeedia projektor.

Klasside ajal

I. Organisatsiooni hetk.

II. Uue materjali uurimine.

Slaidi 1.

Slaid 2. Semiconductor -aine, kus resistentsus võib erineda laialdaselt ja väheneb väga kiiresti temperatuuri tõusuga, mis tähendab, et elektrijuhtivus (1 / R) suureneb.

Seda täheldatakse räni, Saksamaal, seleenis ja mõnedes ühendites.

Slaidi 3.

Semiconductors juhtivuse mehhanism

Slaidi 4.

Pooljuhtide kristallid on aatomi kristallvõre, kus väline Slaidi 5.elektronid on seotud naaber aatomite kovalentsete võlakirjadega.

Madalatel temperatuuridel ei ole puhtad pooljuhid tasuta elektronid ja nad käituvad nagu dielektribid.

Pure pooljuhid (ilma lisanditeta)

Kui pooljuhtide on puhas (ilma lisanditeta), siis on tal oma juhtivuse, mis on väike.

Oma juhtivus on kahte tüüpi:

Slaidi 6.1) elektrooniline (juhtivus "n" - tüüp)

Pooljuhi madalatel temperatuuridel on kõik elektronid seotud tuumade ja vastupidavusega; Suureneva temperatuuriga suureneb kineetiline osakeste energia, lingid purustatud ja vabad elektronid tekivad - resistentsus väheneb.

Tasuta elektronid liigutavad elektrivälja tugevuse vastupidist vektorit.

Pooljuhtide elektrooniline juhtivus on tingitud vabade elektronide olemasolust.

Slaid 7.

2) auk (juhtivus "p" - tüüp)

Suurendamise temperatuuri korral hävitatakse valentsi elektronide kovalentsed sidemed aatomite ja kohti puuduva elektroniga - "auk".

See võib liikuda üle kristalli, sest Tema koha saab asendada valentsi elektronidega. "Auk" liikumine on võrdne positiivse laenguga.

Liigutage auk tekib elektrivälja tugevuse vektori suunas.

Lisaks küte, kovalentsete võlakirjade pisar ja selle enda juhtivuse esinemine pooljuhtide juhtivuse esinemist võib põhjustada valgustus (fotovaatuse) ja tugevate elektriväljade mõju. Seetõttu on pooljuhtide juhtivus isegi auk.

Pure pooljuhtide kogujuhtimine koosneb "P" ja "n" -Tipide juhtivust ja seda nimetatakse elektronide juhtimiseks.

Semiconductors lisandite juuresolekul

Need pooljuhid on oma + lisandite juhtivus.

Lisandite juhtimise olemasolu suureneb oluliselt.

Muutustega lisandite kontsentratsioonis muudab elektrivooldajate arv ja augud.

Võimalus juhtida praegust alla pooljuhtide laialdast kasutamist.

Olemas:

Slaid 8. 1) Doonori lisandid (andmine) - Kas täiendavad elektronide tarnijad pooljuhtide kristallid, kergesti saada elektroni ja suurendada tasuta elektronide arvu pooljuhtide.

Slaidi 9. Need on dirigendid "N" - tüüp. Pooljuhid doonorite lisanditega, kus peamine tasu kandja on elektronid ja mitte-kaevandamine - augud.

Selline pooljuhtide on elektrooniline lisandi juhtivus.Näiteks - arseen.

Slaid 10. 2) aktseptori lisandid (vastuvõtmine) - Loo "augud", elektronide võtmine.

See on pooljuhtide "P" - tüüp. Semiconductors aktseptori lisanditega, kus peamine tasu vedaja on augud ja mitte-tuumad - elektronid.

Selline pooljuhtide on ava lisandi juhtivus. Slaid 11.Näiteks - indium. Slaidi 12.

Mõtle, milliseid füüsilisi protsesse esineb siis, kui kaks erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhtide juhtivust on kontaktis või, nagu nad ütlevad P-N-üleminekul.

Slaid 13-16.

Elektriomadused "P-n" üleminek

"P-N" üleminek (või elektroonilise auguga üleminek) on kahe pooljuhtide kontaktivaldkond, kus juhtivus muutub elektroonilisest avale (või vastupidi).

Semiconductori kristallis võib lisandite kasutuselevõtt luua selliseid valdkondi. Kontaktitsoonis kahe pooljuhtide erinevate juhtmete vastastikuse difusiooni toimub. Elektronid ja augud ja lukustamine elektriline kiht moodustub. Lukustussehi elektriväljak takistab elektronide ja aukude edasist üleminekut üle piiri. Lukustussehi on suurenenud resistentsuse võrreldes teiste pooljuhtidega.

Väline elektrivälja mõjutab lukustuskihi vastupidavust.

Otsese elektrivälja otsese (ribalaiusega) suunas läbib elektrivool läbi kahe pooljuhtide piiri.

Sest Elektronid ja augud liiguvad sektsiooni piirini üksteise poole, elektronide, piiri keerates, täitke augud. Lukustussehi paksus ja selle resistentsuse paksus väheneb pidevalt.

Transport R-N ribalaiust:

Välise elektriväljaku lukustamise (tagurpidi) suunas ei liigu kahe pooljuhtide kontaktpind läbi elektrivoolu.

Sest Elektronid ja augud liiguvad piirist vastaskülgedel, lukustuskiht pakseneb selle resistentsuse suurenemisel.

Lukustusrežiim P-N üleminek:

Seega on elektro-augu üleminek ühepoolne juhtivus.

Semiconductori dioodid

Semiconductor ühe "P-N" nimetatakse pooljuhtide dioodiks.

- Poisid, kirjutage uus teema: "Semiconductor diood".
"Mida veel on idioot?", "Vashekin küsis naeratusega.
- Mitte idioot, vaid diood! - Õpetaja vastas, diood tähendab kahe elektroodi, anoodi ja katoodiga. Ilmselgelt?
- Ja Dostoevsky on selline töö - "idioot", "Vashekin nõudis.
- Jah, see, mida? Olete füüsika õppetund, mitte kirjandus! Palun ärge segage dioodi idioot!

Slaid 17-21.

Kui rakendate e-kirja ühes suunas, on pooljuhtide resistentsus suur, vastupidi - vastupanu ei piisa.

Semiconductor dioodide põhielemendid vahelduvvoolu alaldid.

Slaid 22-25.

Transistorid Nimetatakse pooljuhtide seadmeteks, mis on ette nähtud elektriliste võnkumiste tugevdamiseks, genereerimiseks ja muutmiseks.

Semiconductori transistorid kasutavad ka "P-N" üleminekute omadusi - transistorid kasutatakse raadio-elektrooniliste seadmete ahelates.

Suures "perekonna" pooljuhtseadistes, mida nimetatakse transistoriks, sisaldavad kahte tüüpi: bipolaarne ja väli. Esimene neist, et kuidagi eristada neid teisest, nimetatakse sageli tavapärasteks transistoriks. Bipolari transistorid kasutatakse kõige laialdasemalt. See on nendega, et me ilmselt alustame. Termin "transistor" on moodustatud kahest inglise sõnast: ülekandemuundur ja takisti vastupanu. Lihtsustatud vormis on bipolaarse transistor pooljuhtplaat kolme (nagu kihiline kook) vahelduvate piirkondade erineva elektrijuhtivusega (joonis fig 1), mis moodustavad kaks p-n üleminekut. Kaks äärmuslikku valdkonda on sama tüüpi elektrijuhtivus, teise tüübi keskmine elektrijuhtivus. Igal alal on oma kontaktandmed. Kui augud domineerivad äärmuslikes piirkondades ja keskel elektroonilises (joonis 1, a), nimetatakse sellist seadet struktuuri transistorile p - N - P. Transistori struktuuris n - p - n vastupidi, servade elektroonilise elektrijuhtivusega piirkonnad ja nende vahel - avade elektrijuhtivus (joonis fig 1, b).

Kui N-P-N transistori andmebaasi serveeritakse, avaneb see, st emitteri ja koguja vastupanu väheneb ja kui negatiivne rakendatakse, vastupidi, see sulgeb ja tugevam praegune tugevus, seda tugevam see avaneb või sulgub. P-N-P struktuuri transistoritele, vastupidi.

Põhjas bipolaarse transistori (joonis 1) on väike plaat Saksamaa või räni, millel on elektrooniline või auk elektrijuhtivus, mis on N-tüüpi või P-tüüpi. Mõlema poole pinnal eemaldatakse plaadid lisandite elementide pallid. Kui kuumutate rangelt määratletud temperatuuri, difusiooni (levik) lisandite elemendid paksus pooljuhtplaadi tekib. Selle tulemusena on plaadi paksuse paksus elektrijuhtivuse abil kaks vastastikku. P-tüüpi germanium- või räniplaat ja N-tüüp, mis on loodud NPN-struktuuri transistori (joonis fig. 1, A) ja N-tüüpi plaat ja selles loodud P-tüüpi piirkond on PNP struktuuri transistor ( Joonis fig. 1, b).

Sõltumata transistori struktuurist nimetatakse selle algse pooljuhtide plaati aluseks (B) sellele, mis on vastupidine väiksema mahuga - emitteri (E) elektrijuhtivusega ja suurema mahu teise pindala on a Koguja (K). Need kolm elektroodi moodustavad kaks P-N üleminekut: aluse ja koguja vahel - koguja ja aluse ja emitteri vahel - emitter. Igaüks neist oma elektrilistes omadustes on sarnane pooljuhtdioodide P-N üleminekuga ja avaneb sama otsese rõhuga.

Erinevate struktuuride transistorite tingimuslikud graafilised nimetused eristatakse vaid asjaolust, et nool, sümboliseerib emitterit ja suunda voolu suunda emitteri ülemineku kaudu PNP struktuuri transistori kaudu ja NPN transistor on põhist.

Libistage 26-29.

III. Esmane konsolideerimine.

1. Milliseid aineid nimetatakse pooljuhtideks?
2. Millist juhtimist nimetatakse elektrooniliseks?
3. Millist juhtivust on veel pooljuhtide?
4. Milliseid lisandeid sa nüüd teada oled?
5. Mis on p-n ülemineku ribalaiust.
6. Mis on P-N-ülemineku lukustusrežiim.
7. Milliseid pooljuhtide seadmeid olete teada?
8. Kus ja mida kasutada pooljuhtide seadmeid?

IV. Õppinud

1. Kuidas on pooljuhtide erikindlus: kuumutamisel? Valgustuse ajal?
2. Kas Silicon olge ülijuhtimine, kui see jahutatakse absoluutse nulli lähedale temperatuurile? (Ei, temperatuuri vähenemisega väheneb räniresistentsus).

Stabitrong
7

Stabilisaatori stabilisaator Stabilong ja Wah Stabitrons 1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182ZH, 4-KS212ZH

Dioodide rakendamine

Sirgendaja skeemid

Töö ühe-polüemeri alaldi

Sirgendaja skeemid

Ühefaasilise kahe kõlari alaldi keskmise dot

Kahe kõne alaldi toimimine

Sirgendaja skeemid

Ühefaasilise silla alaldi

Kahe kõnelise silla alaldi toimimine

Sirgendaja skeemid

Sirgendaja skeemid

Kolmefaasilise silla juhtimisahel

Võrgufiltrid

Mahtuvuslik (C - filter)

Mahtuvuslik (C - filter)

Mahtuvuslik (C - filter)

Induktiivne (l - filter)

Induktiivne (l - filter)

Bipolaarse transistori struktuur

Skeem ühise andmebaasiga

Skeem jagatud emitteriga (OE)

Skeem ühise kogujaga (OK)

Skeem OE (A), selle WAT ja skeemiga OK (b)

Omadused ja samaväärsed transistorite skeemid

Skeem jagatud emitteriga

Ostsillogramme OE-ga võimendi sisend ja väljund

Skeem jagatud emitteriga

Türistorid

Türistorite omadused

Türistorite omadused

Türistorite rakendamine

Struktuur, nimetus ja Distrono Wah.

Thyritora struktuur

Tristora nimetus

Türistori kaasamise tingimused

Väli (Unipolar) transistorid

Väli transistor isoleeritud katikuga

Stepanov K.S.

Toetus

Tagasiside struktuurivorm OS

Järjestikune operatsioon

Järjestikune operatsioon

Järjestikune operatsioon

Järjestikune operatsioon

Järjestikune operatsioon

Järjestikune operatsioon

Serial OS pinge

Paralleelne

Paralleelne Oos Picrying

Stepanovi K.S. koostatud loogika elemendid.

Loogika elemendid

Loogika elemendid

Loogika elemendid

Loogika elemendid

Loogika elemendid

Loogika elemendid

Mooduli 2 (2 (2), ühemõttelisus) lisamine. Ekvivalentide inversioon.

Mnemonic reegel

Semiconductor diood on mittelineaarne elektrooniline seade kahe järeldusega. Sõltuvalt dioodi sisemiste elementide sisemisest struktuurist, liigist, kogusest ja dopingu tasemest ja pooljuhtdioodide omadustele iseloomulikud voldiamehed on erinevad.

P-N üleminekul, mis põhineb p-n üleminekul alaldi dioodi alusele, on tavaline elektrooniline auk üleminek, sellisele dioodil on voldi-ampare omaduste väljendunud mittelineaarsus. Dioodi voolu süstimise otseses ümberpaigutamisel, mis on suurim ja on praeguse meedia difusioonikomponent. Kui dioodi voolu vastupidine nihkumine on väikese suurusega ja on praeguse kandja triivkomponent. Tasakaalu seisundis on difusiooni ja triivivate elektronide ja aukude koguvool null. Joonis fig. Semiconductor dioodi parameetrid: a) voldi ampere omadus; b) Vac keha disaini kirjeldab võrrandi

Sirgemine dioodis Üks peamisi omadusi pooljuhtdioodi, mis põhineb P-N üleminek on terav asümmeetria Volt-ampere iseloomulik: Kõrge juhtivus otsese nihke ja madal vastupidine. Seda dioodi vara kasutatakse dioodide parandamisel. Joonisel on kujutatud diagrammi, mis illustreerib vaheldumise sirgendamist dioodis. - täiusliku dioodi parandamise koefitsient, mis põhineb P-N üleminekul.

Iseloomulikku vastupanuvõimet eristatakse kahte tüüpi dioodide iseloomuliku vastupidavusega: diferentsiaalkindlus Rd ja DC resistentsus Rd. Diferentsiaalkindlus on määratletud konstantse voolukindlusena Volt-ampere otsese osa DC resistentsusele suuremaks kui RD\u003e RD diferentsiaalkindlus ja vastupidise osa - vähem RD RD ja tagurpidi osa - vähem kui rd

Stabilialased stabiliandid on pooljuhtdiood, ampere omaduste volti, mille piirkonnad on praeguse terava sõltuvuse piirkonnad Volt Ampere omaduse vastupidises osas pingest. STABITTRON WAH-l on joonisel esitatud välimus, kui pinge saavutatakse stabiliseerimisele, mida nimetatakse usebi stabiliseerimise pingeks, suurendab praegune stabilodi kaudu järsult. Diferentsiaalkindlus Raadio ideaalne stabilii see osa Wah kipub 0, reaalsetes seadmetes väärtus RDIF on väärtus: radiff 2 50 oomi.

Peamine eesmärk stabilooni on stabiliseerida pinge koormuse, muutuva pinge välimise ahelas. Sellega seoses seeriaga stabitransfoon, koormuse resistentsus on kaasas, summutab muutuse välise pinge. Seetõttu nimetatakse STABITRONit ka toetuse dioodiks. Ustabi stabiliseerimispinge sõltub füüsilisest mehhanismist, mis põhjustab voolu järsku sõltuvust pingest. Praeguse voolu sõltuvuse eest vastutavad kaks füüsilist mehhanismipinge - laviinist ja tunneli jaotusest p n üleminekut. Tribali tunneli mehhanismiga stabilodiinide puhul on Usebi stabiliseerimispinge väike ja moodustab väärtuse alla 5 volti: Ustab 8 V.

VARICAPS VARICAP Semiconductor diood, mille käitamine põhineb P-N ülemineku barjäärivõimsuse sõltuvusel pöördpingest. Varikaididena kasutatakse elektriliselt juhitava konteineriga elementidena, mis on elektriliselt juhitava konteineriga võnkumise ahela sageduse, divisjoni ja sageduse, sagedusmodulatsiooni, hallatavate faasatorite jms korrutamisega ja sisemine elektrivälja. Kui tagurpidi pinge rakendatakse kutt, siis suureneb selle potentsiaalse barjääri kõrgus. Välis pöördpinge tõrjub elektronide hoiule hoiule N-piirkonna, mille tulemusena ammendatud pn piirkonna ülemineku laiendatakse, mida saab esindada kõige lihtsama korter kondensaatorina, kus piiride piirid on plaadid. Sellisel juhul vastavalt korter kondensaatori konteineri valemiga, suurenedes plaatide vahelise vahemaa (põhjustatud tagasipöördumise väärtuse kasvust) P-N üleminekuvõimsus väheneb. See vähenemine on piiratud ainult aluse paksusega, siis üleminekut ei saa laiendada. Selle minimaalse jõudluse saavutamisel ei muutu võimsusvõimsus.

Semiconductor N + tüüpi kõigis juhtivuse tsoonis asuvad riigid okupeerivad elektronid ja P + tüüpi pooljuht - augud. Zone diagrammi P + N + üleminek moodustatud kahe degenereerunud pooljuhtide: arvutada, mis on võrdne geomeetrilise laiusega degenereerunud p n üleminekut. Eeldame, et samal ajal säilitatakse ülemineku asümmeetria p n (P + on tugevam piirkond). Siis on ülemineku laius p + n + väike: elektrolli debroilli lainepikkus hinnatakse lihtsate suhete põhjal:

Seega selgub geomeetriline laius P + N + üleminek võrreldav debroilli elektronide lainepikkusega võrreldav. Sel juhul degenereerunud P + N + puhul võib üleminek eeldada, et see ilmneb kvantmehaanilistest mõjudest, millest üks on potentsiaalse barjääri kaudu tunnelitus. Kitsas barjääris on tunneli visatsiooni tõenäosus takistuse kaudu suurepärane nullist. Adresseeritud diood on tunneli diood ilma negatiivse diferentsiaalkindluseta. Kõrge mittelineaarsus Volt-ampere iseloomuliku madalate pingetega nulli lähedal (mikrovolti järjekord) võimaldab teil seda dioodi kasutada mikrolaineahjus nõrkade signaalide tuvastamiseks. Volt ampere omadused germaniumis diood a) täis partiid; b) Wahi vastupidine osa erinevates temperatuurides

Slaidi 2.

Rakenduspiirkond

Peamine omand dioodi on see, et see igatseb praeguse ühel viisil hästi, kuid peaaegu ei lase praeguse teisel poolel. Mitme dioodide kasutamine saate teisendada vahelduva voolu püsivaks, millel on kõige kompaktsed elektroonilised seadmed töötavad

Slaidi 3.

Seadme dioodid

Diood on germaniumplaat (C juhtiv P-tüüp) ja India (N-tüüp)

Slaidi 5.

Toimimispõhimõte

Seega, kui anoodi (+) kinnitage positiivne pinge ja voolu hoitakse kergesti katoodile (-). See ühendus nimetatakse dioodi positiivseks kaasamiseks. Mis vastupidine dioodi (st kui anoodi (-), ja seal ei ole voolu katood (+).

Slaid 7.

Lennukdiood ei ole raske näha, et selline dioodil on ülemineku p-n piirkond palju rohkem kui punktist. Võimas dioodides võib see ala jõuda kuni 100 või rohkem ruudu millimeetrit, mistõttu on nende otsene voolu palju suurem kui punkt. See on tasapinna-dioodid, mida kasutatakse alaldites, mis töötavad madalatel sagedustel, reeglina mitte üle mitme kümne kiloherti.

Varikaatide toime põhineb ülemineku mahtuvuslike omaduste kasutamisel. Varikaid saab kasutada erinevatel eesmärkidel muutuva võimsusega kondensaatoritena. Mõnikord kasutatakse neid parameetriliste võimenditega. Põhimõtteliselt on parameetriline võimendi osaline kahjumi osaline hüvitise osaline hüvitis ostmise ahelasse, mis koosneb induktiivsuse L ja kondensaatori C-rullist, kusjuures perioodiline muutus kondensaatori mahtuvuses või rulli induktiivsusest (tingimusel, et muutus esineda teatud kvantitatiivse ja faasi suhe sagedusega ahel võnkumise sageduse). Sellisel juhul toimub elektriliste võnkumiste võimsuse suurenemine selle allika energia tõttu, mis muudab perioodiliselt reaktiivse parameetri suurust. Sellisena vahelduva reaktiivse parameetri puhul kasutatakse Varikapit, mille võimsus muutub pumba sööda harmoonilise pinge mõju tõttu spetsiaalsest generaatorist. Kui abiga VARICAP ja pumba generaatori, täielikult kompenseerida kõik kaotus kontuuri, st Tooge see iseseisev seisundile, siis nimetatakse sellist süsteemi parameetriliseks generaatoriks.