Що таке напівпровідники, фізика
Не всі тіла однаково проводять електрику: одні - добре, внаслідок чого і отримали назву провідники, а інші - майже не проводять - їх назвали ізоляторами, або діелектриками.
Однак виявилося, що переважна більшість речовин не можна віднести ні до провідників, ні до діелектриків. Цю групу речовин назвали напівпровідниками і вважали, що вони практичного значення в електриці не мають. Справді, більш пізні дослідження показали, що більшість напівпровідників практичного застосування в електриці не знайшли. Проте серед них були виявлені і такі, які мають надзвичайно цікаві і важливі властивості, що й спонукало до подальшого їх вивчення, а згодом і до широкого використання.
Щоб упевнитися в тому, що за питомою опору або електропровідності напівпровідники займають проміжне місце між хорошими провідниками (наприклад, металами) і діелектриками, можна провести досвід, схема якого зображена на рис. 8.1. Беруть три однакових за розміром тіла: з металу (м), напівпровідникового речовини (п / п) і діелектрика (д). Підтримуючи в ланцюзі постійна напруга, включають по черзі тіло з металу, напівпровідникового речовини і діелектрика.
Якщо до ланцюга підключено металеве тіло, то сила струму досить значна - стрілка амперметра відхиляється до кінця шкали. У разі включення діелектрика струм в ланцюзі практично відсутня, а при включенні напівпровідника сила струму має проміжне значення (рис. 8.2).
Мал. 8.1. Порівняння опору або електропровідності різних речовин
Мал. 8.2. Сила струму в ланцюзі при по-постійному напруженні
Таким чином, можна зробити висновок, що напівпровідники по питомому опору або електропровідності займають проміжне місце між металами (найкращими провідниками) і діелектриками: ρМ <ρП/П <ρД (рис. 8.3).
Проте слід мати на увазі, що чіткої межі значень питомого опору металів, напівпровідників і діелектриків немає. Деякі напівпровідники при певних умовах можуть бути по електричним властивостям близькі як до металів, так і до діелектриків.
Іноді слово «напівпровідник» пов'язують з тим, що нібито напівпровідники проводять струм лише в одному напрямку. Насправді це не зовсім так (рис. 8.4).
Якщо взяти тіло з напівпровідникового речовини і пропускати через нього струм спочатку в одному, а потім в протилежному напрямку, то значення сил струму в обох випадках будуть однаковими.
Мал. 8.3. Порівняння значень питомих опорів і електропровідність різних речовин
Мал. 8.4. Напівпровідникові речовини односторонньої провідності не мають
Існують напівпровідникові прилади, наприклад, діоди, які справді проводять струм практично в одному напрямку.
Діод- прилад з двома електродами, що пропускає струм практично в одному напрямку.
За якими ж ознаками з величезної кількості речовин, які існують в природі або можуть бути створені штучно, вибирають речовини, іменовані сьогодні напівпровідниками. Необхідно згадати, як залежить опір металевих провідників від температури. Якщо взяти металевий, наприклад залізний, провідник і нагрівати його в полум'я свічки (рис. 8.5, а), то сила струму в ланцюзі буде зменшуватися. Якщо при цьому напруга на ділянці кола підтримується постійним, то можна зробити висновок, що з підвищенням температури опір металевих провідників зростає. Графік такої залежності зображений на малюнку 8.6.
Якщо ж нагрівати напівпровідниковий речовина (рис. 8.5, б), то сила струму в ланцюзі буде зростати. отже,
на відміну від металевих провідників, опір яких при нагріванні зростає, опір напівпровідників зменшується з підвищенням температури (по крайней мере, в певному інтервалі).
Мал. 8.5. Порівняння залежності опору-тивления різних речовин від тем-ператури
Мал. 8.6. Графіки залежності опору-тивления металів і напівпровідників від температури
Зменшення опору сірчистого срібла (Ag2 S) ще в 1833 р спостерігав видатний англійський вчений М. Фарадей. Сьогодні це властивість напівпровідників широко використовується в приладах, які називаються термісторами.
Термістор (терморезистор) - датчик температури в електричних термометрах, терморегуляторах і т. П.
Пізніше, а саме в 1873 р В. Сміт спостерігав зміна опору кристалічного селену при освітленні, яке стало підставою для виготовлення фоторезисторів.
Фоторезістор- складова частина приладів для вимірювання світлових величин, включення світла з настанням темряви або його виключення зі сходом сонця (так звані фотореле).
Дослідження показали, що на властивості напівпровідників впливають рентгенівські промені, радіоактивне випромінювання, магнітні поля, механічні деформації та ін. З усього сказаного можна зробити висновок:
Полупроводнікі- це речовини, по своїй питомій опору займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Опір напівпровідників при нагріванні зменшується, воно також залежить від освітлення, різних видів випромінювання і т. П.
До напівпровідників відносяться деякі речовини, утворені хімічними елементами (силіцій, германій, селен та ін.), А також оксиди (Cu2 O, Zn і ін.), Сульфіди (Pb, Ag2 S, Cd і ін.) І велика кількість природних і штучних речовин. Виключно важливі властивості напівпровідників зумовили їх широке використання в техніці.
На цій сторінці матеріал за темами: