1. Ток в полупроводници
урок

2. 1. Полупроводници
 Твърди вещества, чието специфично съпротивление е
значително по-голямо от това на проводниците и по-
малко от това на диелектриците.
 Електричната им проводимост се изменя в широки
граници - от “добър изолатор” до “добър проводник”
 Електричните им свойства се определят от техния
строеж.
 Най-широко използвани полупроводници са
елементите силиций и германий , а също и
въглерод.

3. 2. СТРОЕЖ НА ПОЛУПРОВОДНИЦИТЕ
 Имат атомна кристалната
решетка.
 Ковалентна химичната
връзка между атомите -
осъществява се чрез електронни
двойки. (4 валентни електрони за
всеки атом Si или Ge)
 В идеален кристал
полупроводниците се проявяват
като диелектрик.
 При стайна температура имат
много слаба електропроводимост.
 При нагряване, облъчване,
e при осветяване на кристала и др.,
може да се отдели електрон.

4. а) Токови носители
 Свободните електрони в полупроводника се наричат n-носители
(negative).
 Мястото на откъсналия се електрон остава незаето – дупка
(некомпенсиран положителен заряд). Нарича се р-носител.
 Дупката може да привлече електрон от съседен атом и връзката
да се запълни.
 Това води до възникване на нова дупка в съседния атом, в която
може да премине електрон от друг атом и т.н.
 Така електроните и дупките извършват хаотично движение в
кристала.
! Токовите носители в
полупроводниците са
електроните и дупките.

5. б) СОБСТВЕНА ПРОВОДИМОСТ
 Атом, от който се е отделил е-, остава с
некомпенсиран (+) заряд. Вакантното
място може да се запълни от друг е-,
привлечен от съседен атом. Така (+) заряд
възниква на друго място.
 Вакантните места, наречени дупки се
преместват в кристала.
 Ако няма електрично поле, преместването
на е- и дупки е хаотично.
 При създаване на ел. поле - движението
им е насочено: дупките по посока на
интензитета на полето, а е- в
противоположна.
 В чистите полупроводници свободни
електрони и дупки възникват само при
разкъсване на връзките между атомите:
на всеки свободен
електрон съответства една дупка.
 Проводимостта на чисти полупроводници
се наричат собствена проводимост.

6. 3. Зависимост на съпротивлението от
температурата
Малка собствена проводимост 
голямо съпротивление.
ρ
0 Т
С увеличаване на Т съпротивлението
много бързо намалява. Например за
чист Si на всеки 10 оС
съпротивлението намалява два пъти.

7. Термистор или терморезистор - С помощта на термистори се
това е термочувствителен резистор, измерват температури в
направен от полупроводников материал интервала от 170 К го 570 К,
но има и такива, които
(агромерирана смес от сулфиди, селениди , работят при много високи или
никелов окис, манган, желязо, кобалт, мед, много ниски температури.
магнезий, титан, уран и други метали). Тази
смес се прави на малки топчета (маниста),
дискове, сърцевини (обикновенно в
херматизирано стъкло или епоксидна смола) и
шайби.
Намират приложение най-често като:
 термостатиращо реле за контрол и
регулиране на температурата в пещи;
 за измерване на Т чрез измерване на
тока във верига;
 за дистанционно измерване на Т;
 за противопожарна сигнализация...

8. 4. Зависимост на проводимостта от
осветяването
Във верига, в която е включен полупроводник, токът
значително нараства, ако той се освети.
За сметка на енергията, погълната при
осветяването му, се получава допълнителен брой
освободени електрони и сътветно дупки, с което
концентрацията на токоносителите се увеличава.
Това води до по-голяма проводимост, а
съпротивлението намалява.
Ефектът на изменение на съпротивлението
на полупроводника под действието на светлината
се използва в прибори наречени фоторезистори.
Те имат малки размери и голяма чувстителност в
промените в осветяването, което ги прави удобни
за регистриране и измерване на слаби светлинни
потоци.

10. 5. Примесна проводимост
 За получаване на повече токови носители в
полупроводников кристал се внасят атоми на други
химични елементи, наречени примеси.
 Процесът се нарича легиране.

11. а) Донорна, n-тип проводимост
Ако заместим силициев атом с атом
на фосфора (V гр.) в силициев кристал.
Петият фосфорен електрон не може да
участва в ковалентна връзка, тъй като те
са запълнени с електрони на силиция.
Той се оказва много слабо свързан с
атома на фосфора и лесно преминава
от свързано в свободно състояние.
Примесните атоми, които
Голяма част от примесните атоми
губят своите “излишни” електрони. отдават електрони, се
Примесните електрони се добавят към наричат донори.
собствените носители на
полупроводника.
Полупроводници, в които проводимостта се определя
от свободните електрони на донора, се наричат
полупроводници с елекронна проводимост или
полупроводници от n – тип.

12. б) Акцепторна, p-тип проводимост
При заместване на силициев атом
с атом на In (IIIгр.) в силициевия кристал,
една от ковалентните връзки със
съседните атоми остава свободна. За
запълването и там трябва да премине
електрон от друг силициев атом.
След приемането на електрон атомът на Примесни атоми, които приемат
индия се превръща в отрицателен йон, а електрони се наричат
свободната връзка вече се намира
акцептори.
между два атома на Si, където се
появява “дупка”.
Дупките са повече от свободните
електрони, поради което са основен
носител на заряда.
Полупроводници, в които
проводимостта се определя от
създадените, от акцепторите дупки, се
наричат полупроводници от р-тип.

13. в) Основни носители
 Преобладаващия тип носители се
наричат основни.
 Това са носителите получени от
примесите в полупроводника.

14. БЛ
АГ
О ДА
РЯ
ЗА
ВН
И МА
Н ИЕ
ТО
!