Реферат на тему Физические принципы работ полупроводников . Их свойства и применение. (Электроника, лампы, датчики).

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

1
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТ ПОЛУПРОВОДНИКОВ. 5

2
СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ. 8

3
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ. 10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 15

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 16

Введение:

Полупроводники  как особый класс веществ, были известны еще с
конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их
особенность.

Полупроводник — материал,
который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между
проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью
удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных
видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение
электрической проводимости с ростом температуры.

Если в полупроводник
ввести примесь других веществ, то в дополнение к собственной появляется еще и
примесная электропроводность, которая в зависимости от рода примеси может быть
электронной или дырочной.

Задолго до этого были
обнаружены:

эффект выпрямления тока
на контакте металл-полупроводник.

фотопроводимость.

Были  построены первые приборы на их основе.

О. В. Лосев (1923)
доказал возможность  использования
контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний
(кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы
были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 — х годов с открытием
транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников
(главным образом германия и кремния в радиоэлектронике). Одновременно началось
интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало
совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в
полупроводник определенных примесей). [2, 109]

В СССР изучение полупроводников  начались в конце 20 — х годов под
руководством академика А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР.

Интерес к оптическим
свойствам  полупроводников возрос в связи  с открытием вынужденного излучения  в полупроводниках, что привело  к созданию полупроводниковых  лазеров вначале на  p — n — переходе, а затем на гетеропереходах.

В современной электронике
на основе полупроводников производят активные элементы. То есть те, которые
способны менять свои электрические характеристики в зависимости от подаваемого
на них напряжения. Скажем, тот же транзистор является активным элементом,
поскольку его значение внутреннего сопротивления будет меняться в зависимости
от разных условий в электронной цепи. А вот, например обычный резистор
относиться к категории пассивных элементов, так как его сопротивление будет
всегда одинаковым. К пассивным электронным компонентам относятся также
конденсаторы и катушки. Их создают из других материалов.

В последнее время большее
распространение  получили приборы,
основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали  изучать сравнительно недавно, однако без них
уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие
науки.

Цель работы — получить  четкое представление о том, что такое
полупроводники и их применение. Узнать, как проходит проводимость
полупроводников, их свойства.

Для достижения
поставленной цели важно выполнить ряд следующих задач:

− проанализировать
физические принципы работ полупроводников;

− изучить свойства
полупроводников;

− рассмотреть
применение полупроводников;

− заключить общие
выводы.

Заключение:

К полупроводникам относят
большую группу веществ. По своему удельному электрическому сопротивлению они
занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Отличительными свойствами
полупроводников является сильная зависимость их удельного электрического
сопротивления от концентрации примесей. У большинства полупроводников удельное
сопротивление зависит также от температуры и других внешних энергетических воздействий
(свет, электрическое и магнитное поле, ионизирующее излучение и т. д.).

На основе
полупроводниковых материалов создано много разнообразных полупроводниковых
приборов. Свойства, параметры и характеристики этих приборов в значительной
степени определяются свойствами и параметрами исходного полупроводникового
материала. Принцип действия большинства полупроводниковых приборов
(выпрямительные диоды, стабилитроны, варикапы, биполярные транзисторы,
тиристоры и т. д.) основан на использовании свойств выпрямляющего перехода, в
качестве которого обычно служит электронно-дырочный переход.

Успех развития
полупроводниковой техники и связанных с ней отраслей (электроники, энергетики и
др.) в значительной мере определяются достижениями в области разработки и
получения полупроводниковых сплавов с определенными стабильными
электрофизическими, механическими и другими свойствами. Поэтому разработка
вопросов, связанных с получением полупроводниковых материалов, обладающих
определенным комплексом свойств, т. е. тех вопросов, круг и задачи которых
составляет предмет материаловедения полупроводников, являются одной из
важнейших задач науки и техники.

Фрагмент текста работы:

1 ФИЗИЧЕСКИЕ
ПРИНЦИПЫ РАБОТ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Полупроводниками
(seicomnductor) называют вещества, которые по способности проводить
электрический ток занимают промежуточное положение между металлами
(проводниками) и диэлектриками (изоляторами).

К классу полупроводников
принадлежат многие из известных веществ. Ими могут быть как химически чистые
вещества, так и различные соединения и даже сплавы некоторых металлов. По структуре
эти вещества могут быть кристаллическими или аморфными, однако, как правило,
для изготовления полупроводниковых приборов используют вещества с
кристаллической структурой. Исходным материалом наиболее часто служит германий
Ge или кремний Si, а также арсенид галлия GaAs — полупроводник, являющийся
химическим соединением. [7]

При качественном анализе
механизма проводимости полупроводников обычно используется плоскостной моделью
кристаллической решетки.

В химически чистых
полупроводниках при температуре абсолютного нуля свободных носителей зарядов
нет. С повышением температуры валентные электроны приобретают дополнительную
тепловую энергию и некоторые из них (электроны с наибольшими скоростями
хаотического теплового движения) могут, разорвать связь с атомами и стать
свободными носителями зарядов. Атом, потерявший электрон, становится
положительно заряженным ионом. Эти ионы не являются носителями зарядов, так как
они жестко связаны межатомными силами.

При отрыве электрона от
атома образуется так называемая дырка — разорванная валентная связь в атоме. Дырке
приписывается положительный заряд, равный по значению заряду электрона. Эта
вакантная валентная связь может быть вновь заполнена электроном, оторванным от
соседнего атома под действием электрического поля. При заполнении дырки
электроном данный атом становится электрически нейтральным, а у соседнего
атома, потерявший электрон, появляется дырка, которая, в свою очередь, также
может быть заполнена электроном от следующего атома и т.д. Таким образом,
процесс перехода электрона от нейтрального атома к соседнему атому с дыркой под
влиянием положительной разности потенциалов можно представить как процесс
перехода дырки от положительного иона к нейтральному атому, т.е. как будто
условно-положительный заряд — дырка — движется в сторону, противоположную
движению электрона.

Электропроводность, при
которой электрон последовательно занимает дырку у рядом расположенного атома,
т.е. в каждый момент времени в веществе преобладает "свободные"
дырки, которые переходят от одного соседнего атома к другому, называется дырочной
или электропроводностью p-типа (positive). Электропроводность, обусловленная
движением свободных (избыточных) электронов между узлами кристаллической
решетки, называется электронной или электропроводностью n-типа (negative). [3,
56]