Вся библиотека >>>

Содержание раздела >>>

 

Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника




 

Полупроводники

 

 

Еще очень давно все вещества по их электрическим свойствам разделили на две группы: проводники и непроводники. Чем отличаются проводники от непроводников? Тем, что одни проводят ток, а другие — нет, скажете вы. Действительно, проводники хорошо проводят электрический ток и обладают малым сопротивлением. Металлы, например серебро,   медь,   алюминий,   оказались  превосходными проводниками электричества. Поэтому электрические провода изготовляют часто из меди и алюминия и их сплавов. Атомы этих металлов легко расстаются со своими электронами, которые свободно «блуждают» в кусочке проводника либо при включении его в электрическую цепь дружно движутся к положительному полюсу источника тока. В диэлектриках (непроводниках: стекло, слюда, фарфор) свободных электронов нет — все они «привязаны» к атомам, поэтому диэлектрики практически не проводят ток.

Были известны и такие материалы, которые по своим свойствам не подходили ни к той, ни к другой категории. Их назвали полупроводниками, хотя с таким же успехом можно было бы их назвать и полунепроводниками. Эти вещества проводят ток несколько лучше, чем непроводники, и в то же время значительно хуже проводников; короче, это и плохие проводники, и плохие диэлектрики. К таким материалам относятся, например, германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

В полупроводниках, так же как и в непроводниках, электроны связаны с атомами. Только связь эта очень непрочная. При нагревании или под действием света она разрывается, и электроны оказываются на свободе. А стоит появиться свободным электронам, как электрическая проводимость резко возрастает.

 




 

В отличие от проводников носителями тока в полупроводниковых веществах могут быть не только электроны, но и «д ы р к и». Если один из атомов полупроводника по какой-либо причине потеряет электрон и станет положительным ионом, на его орбите (где раньше был электрон) останется пустое место—«дырка». Положительный заряд «осиротевшего» атома стремится захватить недостающий электрон в каком-нибудь соседнем атоме. Приобретенный электрон заполняет «вакантное» место —«дырку»— в первом атоме, а на месте его прежней «прописки» появляется новая «дырка». Этот атом заряжается положительно и отнимает электрон у третьего атома, третий — у четвертого и т. д. «Дырка» начинает путешествовать по полупроводнику, переходя от одного атома к другому. Вместе с ней путешествует и положительныи заряд, равный по значению отрицательному заряду электрона.

Конечно, сама «дырка» никакого заряда не имеет. Но атом, в котором она образуется, всегда заряжен положительно, потому что в нем недостает электрона. А раз так, то условно будем считать «дырку» частицей, несущей положительный заряд.

Один и тот же полупроводник может обладать либо электронной, либо дырочной проводимостью. Все дело в химическом составе введенных примесей. Ничтожная добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью или полупроводник п-типа (от латинского слова «негативус»—«отрицательный»). Если же в германий ввести алюминий, галлий или индий, то в кристалле окажется избыток «дырок», и он будет обладать дырочной проводимостью. Это полупроводник р-типа (от латинского слова «позитивус»—«положительный»).

Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы — диоды (см. Диод полупроводниковый), транзисторы, тиристоры — основаны на использовании замечательных свойств материалов с электронной или с дырочной проводимостью.

Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сегодня уже трудно перечислить все их «профессии». Они преобразуют световую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод (см. Гелиоэнергетика). Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе — лазере, в крошечной атомной батарее и в миниатюрных блоках электронного «мозга»— электронной вычислительной машине (ЭВМ).

Инженеры не могут обходиться сегодня без полупроводниковых выпрямителей, переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность (см. Микроэлектроника)

    

 «Энциклопедический словарь юного техника»:  Выбрать другую статью >>>

 

Смотрите также:   Справочники. Энциклопедии  Быт. Хозяйство. Техника   Техническое творчество  "Очерки истории науки и техники"    Материалы будущего - силикаты, полимеры, металл... 







Rambler's Top100