ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полупроводниковые приборы из "Электрооборудование предприятий химических волокон" Полупроводниками называются вещества, занимающие по электропроводимости промежуточное положение между проводниками и изоляторами (диэлектриками). В настоящее время в полупроводниковых приборах и аппаратах применяются главным образом три полупроводниковых элемента — германий, кремний и селен. Эти элементы, как и все проводники — металлы, имеют кристаллическую структуру, но в строении их кристаллических решеток имеется существенная разница. У проводников кристаллические решетки состоят главным образам из атомов, потерявших один электрон. [c.24] Следовательно, проводники характеризуются большим количест-вом свободных электронов приближающимся к числу атомов, и потому обладают высокой электропроводностью. Кристаллическая же решетка полупроводников в основном состоит из нейтральных атомов, только немногие из них теряют электроны, становясь положительными ионами. Поэтому свободных электронов в полупроводниковых веществах немного. Электрическая проводимость вещества, обусловленная наличием свободных электронов, называется электронной проводимостью или п проводимостью. Электронная проводимость чистых полупроводников, не содержащих примесей, значительно меньше, чем проводников (металлов). [c.24] Кроме электронной проводимости у полупроводников может быть другой тип проводимости, называемой дырочной или р проводимостью. Схему образования дырок рассмотрим на примере строения атома кремния, так как кремниевые управляемые вентили (КУВ) широко применяются в полупроводниковой технике. У атома кремния 14 электронов (рис. 1.6), из которых 4 валентные. Предположим, что один из валентных электронов иод влиянием тех или иных причин, например электрического поля, покинул атом. В этом случае в электронной оболочке атома появится незамещенное пустое место. Это незамещенное место в валентной орбите атома получило название дырки. Сам же атом при наличии дырки становится положительным ионом и приобретает положительный заряд. [c.24] Образование дырочной проводимости кремния (или другого проводника) можно проследить по рис. 1.7, на котором изображено состояние шести атомов кремния в шесть моментов времени, обозначенных цифрами от 1 до 6 причем для простоты межатомные связи не показаны, а у атомов показан только один электрон. [c.24] В качестве донорной добавки к кремнию может служить фосфор, у атома которого имеется пять валентных электронов. Таким образом, добавка к кремнию алюминия способствует образованию дырок в электронных оболочках его атомов, т. е. р проводимости, а добавка фосфора способствует увеличению числа свободных электронов, т. е. п гароводимости. Практически в качестве акцепторных добавок для кремния применяют бор, алюминий, индий, а в качестве донорных добавок — сурьму, фосфор, мышьяк. Пограничную зону между двумя областями с р и п проводимостями называют электронно-дырочным переходом или р-п переходом. В зоне указанного перехода образуется тонкий слой, называемый запирающим. [c.26] Запирающий слой обладает односторонней проводимостью, т. е. для тока, направленного от р к п, он имеет малое сопротивление, а для тока, направленного от к р,— очень большое, практически препятствующее протеканию тока. Таким образом, если плюс источника постоянного тока присоединить к области р полупроводника, а минус — к области п, то ток будет протекать через р-п переход. Если же полярность изменить на обратную, т. е. минус присоединить к области р, а плюс к области п, то ток через переход почти не проходит вследствие большого сопротивления запирающего слоя. Это свойство р-п перехода называют вентильным оно лежит в основе устройства почти всех полупроводниковых приборов. [c.26] Транзисторы или полупроводниковые триоды выполняют те же функции, что и трехэлектродная электронная лампа с управляющей сеткой. В промышленности химических волокон транзисторы применяются для усиления слабых электрических сигналов, получаемых от датчиков в различных устройствах автоматики. Работа транзистора основана на наличии в нем двух электронно-дырочных переходов. [c.27] Полупроводниковыми материалами для изготовления транзисторов служат кремний и германий. Плоскостной транзистор содержит тонкую пластинку из кремния или германия с проводимостью типа п, в которой с двух сторон путем введения акцепторной примеси создаются области с проводимостью р. [c.27] Таким образом, в пластинке между ее наружными слоями с дырочной проводимостью и средним слоем с электронной проводимостью создаются два р-п перехода. Транзисторы с таким расположением р-п переходов называют транзисторами типа р-п-р (рис. 1.8,а). [c.27] При замыкании цепи эмиттера через него и базу начинает протекать ток, который поддерживается перемещением электронов из базы в эмиттер и перемещением дырок из эмиттера в базу. В базе значительно увеличивается количество дырок. Часть из них запол няется электронами базы, а часть проникает в область перехода между базой и коллектором, в результате чего сопротивление этого перехода в непроводящем направлении (т. е. от п к р) уменьшается и по коллекторной цепи также начинает протекать ток. При изменении тока в эмиттерной цепи пропорционально изменяется ток в цепи коллектора. Таким образом, ток в цепи эмиттера отпирает переход между базой и коллектором и управляет током в коллекторной цепи. [c.28] Учитывая, что в коллекторной цепи действует напряжение, большее, чем напряжение в эмиттерной цепи, можно сделать вывод, что при одинаковом изменении тока в обеих цепях изменение мощности в цепи коллектора значительно больше изменения мощности в цепи эмиттера. В этом состоит один из вариантов усилительного действия транзистора (по мощности). [c.28] Кроме того, транзисторы могут применяться как усилители по току и напряжению. Основным параметром транзисторов является коэффициент передачи тока а. [c.28] Для плоскостных диодов а = 0,92—0,98. [c.28] Тиристоры. В последние годы наряду с транзисторами находят все большее применение управляемые полупроводниковые кремниевые вентили, называемые тиристорами. Они имеют три электрода — анод, катод и управляющий электрод. Название тиристор происходит от греческого слова тира — дверь. Это связано с тем, что тиристор при включении его под напряжение не пропускает ток между основными электродами до тех пор, пока он не будет открыт подачей к нему дополнительного управляющего тока через управляющий электрод. [c.28] Термисторы. Термистором называется полупроводниковый прибор, устройство которого основано на зависимости электрического сопротивления полупроводниковых материалов от температуры. Из- чение. [c.29] В промышленности химических волокон термисторы применяются в качестве датчиков для измерения и регулирования температуры в различных устройствах автоматики. [c.29] Вернуться к основной статье