1. Poluvodiči: teorija i svojstva

2. Osnovni poluvodički elementi (građa i primjena)

3. Vrste poluvodičkih elemenata

4. Proizvodnja

5. Opseg primjene

1. Poluvodiči: teorija i svojstva

Najprije se treba upoznati s mehanizmom provođenja u poluvodičima. A da biste to učinili, trebate razumjeti prirodu veza koje drže atome poluvodičkog kristala jedan blizu drugoga. Na primjer, razmotrite kristal silicija.

Silicij je četverovalentni element. To znači da u vanjskom

ljuska atoma ima četiri elektrona, relativno slabo vezana

sa jezgrom. Broj najbližih susjeda svakog atoma silicija također je jednak

četiri. Interakcija para susjednih atoma provodi se pomoću

paionoelektronska veza koja se naziva kovalentna veza. U obrazovanju

ova veza iz svakog atoma uključuje jedan valentni elektron, ko-

koji su odcijepljeni od atoma (kolektivizirani kristalom) i kada

u svom kretanju najveći dio vremena provode u međuprostoru

susjednih atoma. Njihov negativni naboj drži pozitivne ione silicija jedan blizu drugoga. Svaki atom formira četiri veze sa svojim susjedima,

a bilo koji valentni elektron može se kretati duž jedne od njih. Došavši do susjednog atoma, može prijeći na sljedeći, a zatim dalje po cijelom kristalu.

Valentni elektroni pripadaju cijelom kristalu. Parno-elektronske veze silicija su prilično jake i ne pucaju na niskim temperaturama. Stoga silicij pri niskim temperaturama ne provodi električnu struju. Valentni elektroni koji sudjeluju u vezivanju atoma čvrsto su vezani za kristalnu rešetku, a vanjsko električno polje nema zamjetan učinak na njihovo kretanje.

Elektronska vodljivost.

Kada se silicij zagrijava, kinetička energija čestica se povećava, i

pojedinačne veze su prekinute. Neki elektroni napuštaju svoje orbite i postaju slobodni, poput elektrona u metalu. U električnom polju kreću se između čvorova rešetke, stvarajući električnu struju.

Vodljivost poluvodiča zbog prisutnosti slobodnih metala

elektroni elektroni naziva se elektronska vodljivost. S porastom temperature povećava se broj prekinutih veza, a time i slobodnih elektrona. Zagrijavanjem od 300 do 700 K povećava se broj slobodnih nositelja naboja s 10,17 na 10,24 1/m.3. To dovodi do smanjenja otpora.

Vodljivost rupa.

Kada se veza prekine, formira se prazno mjesto s nedostajućim elektronom.

Zove se rupa. Rupa ima višak pozitivnog naboja u usporedbi s drugim, normalnim vezama. Položaj otvora u kristalu nije konstantan. Sljedeći proces se odvija kontinuirano. Jedan

s elektrona koji osiguravaju vezu atoma, skače na mjesto izmjene

stvorio rupe i ovdje obnavlja par-elektronsku vezu.

i gdje je ovaj elektron iskočio, formira se nova rupa. Tako

Dakle, rupa se može kretati po kristalu.

Ako je jakost električnog polja u uzorku nula, tada se kretanje rupa, ekvivalentno kretanju pozitivnih naboja, događa nasumično i stoga ne stvara električnu struju. U prisutnosti električnog polja dolazi do uređenog kretanja šupljina, pa se električna struja povezana s kretanjem šupljina dodaje električnoj struji slobodnih elektrona. Smjer kretanja šupljina je suprotan smjeru kretanja elektrona.

Dakle, u poluvodičima postoje dvije vrste nositelja naboja: elektroni i šupljine. Stoga poluvodiči imaju ne samo elektronsku, već i šupljinu vodljivost. Vodljivost u tim uvjetima naziva se vlastita vodljivost poluvodiča. Vlastita vodljivost poluvodiča obično je niska, budući da je broj slobodnih elektrona mali, na primjer u germaniju pri sobnoj temperaturi ne = 3 na 10 u 23 cm u –3. U isto vrijeme, broj atoma germanija u 1 kubičnom cm je oko 10 u 23. Dakle, broj slobodnih elektrona je otprilike jedan desetmilijarditi dio ukupnog broja atoma.

Bitna značajka poluvodiča je da oni

u prisutnosti nečistoća, zajedno s vlastitom vodljivošću,

dodatna - nečistoća vodljivost. Promjena koncentracije

nečistoća, možete značajno promijeniti broj nositelja naboja

ili drugi znak. Zahvaljujući tome, moguće je stvoriti poluvodiče s

prevladavajuća koncentracija je ili negativna ili pozitivna

jako nabijeni nosioci. Ova značajka poluvodiča je otkrivena

pruža široke mogućnosti za praktičnu primjenu.

Donatorske nečistoće.

Ispostavilo se da u prisutnosti nečistoća, na primjer atoma arsena, čak i pri vrlo niskim koncentracijama, broj slobodnih elektrona raste u

mnogo puta. To se događa iz sljedećeg razloga. Atomi arsena imaju pet valentnih elektrona, od kojih su četiri uključena u stvaranje kovalentne veze između ovog atoma i okolnih atoma, na primjer, s atomima silicija. Čini se da je peti valentni elektron slabo vezan za atom. Lako napušta atom arsena i postaje slobodan. Koncentracija slobodnih elektrona značajno raste, te postaje tisuću puta veća od koncentracije slobodnih elektrona u čistom poluvodiču. Nečistoće koje lako predaju elektrone nazivaju se donorske primjese, a takvi poluvodiči su poluvodiči n-tipa. U poluvodiču n-tipa, elektroni su većinski nositelji naboja, a šupljine manjinski nositelji naboja.

Akceptorske nečistoće.

Ako se indij, čiji su atomi trovalentni, koristi kao nečistoća, tada se mijenja priroda vodljivosti poluvodiča. Da bi formirao normalne elektroničke veze sa svojim susjedima, atom indija to ne čini

dobije elektron. Kao rezultat toga, formira se rupa. Broj rupa u kristalu

tale je jednak broju atoma nečistoća. Ova vrsta nečistoće je

nazivaju se akceptor (prijamni). U prisutnosti električnog polja

rupe se miješaju preko polja i dolazi do provodljivosti rupa. Po-

poluvodiči s prevlašću vodljivosti šupljina nad elektronima

Zovu se poluvodiči p-tipa (od riječi positiv - pozitivan).

2. Osnovni poluvodički elementi (građa i primjena)

Dva su osnovna poluvodička elementa: dioda i tranzistor.

Danas se diode sve više koriste u poluvodičima za ispravljanje električne struje u radijskim krugovima, zajedno sa svjetiljkama s dvije elektrode, jer imaju niz prednosti. U vakuumskoj cijevi elektroni nositelji naboja nastaju zagrijavanjem katode. U p-n spoju, nositelji naboja nastaju kada se u kristal unese akceptor ili donor, dakle, nema potrebe za izvorom energije za dobivanje nositelja naboja. U složenim krugovima, uštede energije koje proizlaze iz ovoga pokazale su se vrlo značajnim. Osim toga, poluvodički ispravljači s istim vrijednostima ispravljene struje su minijaturniji od cijevnih ispravljača.

Poluvodički otpornici, diode, tranzistori

PREDAVANJE 11

Emisiona svojstva (prijelaz naboja iz jednog područja u drugo).

Poluvodički otpornici su poluvodički uređaji s dva izvoda koji R ovisi o U, t°C, osvjetljenje, deformacija itd.

1. Linearni otpornik − R= const, koristi se u IC-ovima (slabo dopirani silicij ili galijev arsenid).

2. Varistor, R(U) napravljen je od silicijevog karbida pomiješanog s glinom.

Strujno-naponska karakteristika varistora

Koeficijent nelinearnosti λ = R/Rg = (U/I)/(dU/dI) » const za razne vrste. Koristi se za zaštitu električnih krugova od prenapona.

3. Termistor

Karakteristike termistora

1 - termistor, njegov R smanjuje se s rastom tº

2 - posistor, it R raste s rastom tº

Glavni parametar je temperaturni koeficijent otpora: α = dRt*100/(dT R) je postotna promjena R prilikom mijenjanja T za 1 stupanj.

Za termistor α = − 0,3 ÷ 0,66.

Termistori se koriste u sustavima kontrole temperature, toplinske zaštite i protupožarnih sustava.

4. Fotootpornik

Otpornost R ovisi o rasvjeti. Film fotoaktivnog materijala nanosi se na keramičku ili staklenu podlogu.

Koristi se unutarnji fotoelektrični efekt. Pri osvjetljavanju elektroni se pobuđuju, prelaze na višu energetsku razinu, a koncentracija slobodnih elektrona se mijenja.

Dijagram spajanja fotootpornika

Karakteristike fotootpornika

Pri F = 0 ja f 0 – tamna struja. U prisutnosti rasvjete ja f se povećava. Razlika u struji naziva se svjetlosna struja ili fotostruja.

S = ja f/F - osjetljivost; mračni otpor R T= 10 2 − 10 9 Ohma. U slave = 100 V.

5. Mjerač naprezanja , R ovisi o deformaciji radnog fluida. Glavna karakteristika – karakteristika deformacije – ovisnost ∆ R/R = f(∆l/l), Gdje l− duljina radnog fluida.

Karakteristike mjerača naprezanja

Osnovni parametri R nom = 100 − 500 Ohm; K = ∆ R/R: ∆l/l(−150 ÷ ​​​​+ 150) – koeficijent osjetljivosti na deformaciju. Koristi se za mjerenje deformacije čvrstih tijela.

Nagli razvoj i širenje područja primjene elektroničkih uređaja posljedica je poboljšanja elementne baze čija je osnova poluvodički uređaji. Stoga je za razumijevanje funkcioniranja elektroničkih uređaja potrebno poznavati strukturu i princip rada glavnih tipova poluvodičkih uređaja.

Tranzistori

Tranzistor je poluvodički uređaj dizajniran za pojačavanje, generiranje i pretvaranje električnih signala, kao i za prebacivanje električnih krugova.

Posebnost tranzistora je sposobnost pojačavanja napona i struje - naponi i struje koji djeluju na ulazu tranzistora dovode do pojave znatno viših napona i struja na njegovom izlazu.

Širenjem digitalne elektronike i impulsnih sklopova, glavno svojstvo tranzistora je njegova sposobnost da bude u otvorenom i zatvorenom stanju pod utjecajem upravljačkog signala.

Tranzistor je dobio ime po skraćenici dviju engleskih riječi tran(sfer) (re)sistor - kontrolirani otpornik. Ovaj naziv nije slučajan, budući da se pod utjecajem ulaznog napona koji se primjenjuje na tranzistor otpor između njegovih izlaznih priključaka može podesiti u vrlo širokom rasponu.

Tranzistor vam omogućuje reguliranje struje u krugu od nule do maksimalne vrijednosti.

Klasifikacija tranzistora:

Na temelju principa rada: polje (unipolarno), bipolarno, kombinirano.

Prema vrijednosti disipacije snage: niska, srednja i visoka.

Prema graničnoj vrijednosti frekvencije: niske, srednje, visoke i ultravisoke frekvencije.

Prema radnom naponu: niski i visoki napon.

Po funkcionalnoj namjeni: univerzalni, pojačalo, ključ itd.

Po dizajnu: bez okvira i u kućištu, s krutim i fleksibilnim vodovima.

Ovisno o izvršenim funkcijama, tranzistori mogu raditi u tri načina:

1) Aktivni način rada - koristi se za pojačavanje električnih signala u analognim uređajima. Otpor tranzistora mijenja se od nule do maksimalne vrijednosti - kažu da se tranzistor "blago otvara" ili "blago zatvara".

2) Način zasićenja - otpor tranzistora teži nuli. U ovom slučaju, tranzistor je ekvivalentan zatvorenom kontaktu releja.

3) Režim prekida - tranzistor je zatvoren i ima veliki otpor, tj. to je ekvivalentno otvorenom kontaktu releja.

Načini zasićenja i prekida koriste se u digitalnim, pulsnim i sklopnim krugovima.

Bipolarni tranzistor je poluvodički uređaj s dva p-n spoja i tri priključka koji omogućuje pojačanje snage električnih signala.

U bipolarnim tranzistorima struja je uzrokovana kretanjem nositelja naboja dvije vrste: elektrona i rupa, što određuje njihov naziv.

Na dijagramima se tranzistori mogu prikazati iu krugu i bez njega (slika 3). Strelica pokazuje smjer toka struje u tranzistoru.

Slika 3 - Uobičajene grafičke oznake tranzistora n-p-n (a) i p-n-p (b)

Osnova tranzistora je poluvodička pločica u kojoj se formiraju tri dijela s izmjeničnim vrstama vodljivosti - elektroničkom i rupom. Ovisno o izmjeni slojeva, razlikuju se dvije vrste strukture tranzistora: n-p-n (slika 3, a) i p-n-p (slika 3, b).

Emiter (E) - sloj koji je izvor nositelja naboja (elektrona ili šupljina) i stvara struju uređaja;

Kolektor (K) – sloj koji prima nositelje naboja koji dolaze iz emitera;

Baza (B) - srednji sloj koji kontrolira struju tranzistora.

Kada je tranzistor spojen na električni krug, jedna od njegovih elektroda je ulaz (izvor ulaznog izmjeničnog signala je uključen), druga je izlaz (opterećenje je uključeno), a treća elektroda je zajednička s obzirom na ulaz i izlaz. U većini slučajeva koristi se zajednički emiterski krug (slika 4). Na bazu se dovodi napon ne veći od 1 V, a na kolektor više od 1 V, na primjer +5 V, +12 V, +24 V itd.

Slika 4 – Spojni krugovi za bipolarni tranzistor sa zajedničkim emiterom

Kolektorska struja se javlja samo kada teče bazna struja Ib (određena s Ube). Što je više Ib, to je više Ik. Ib se mjeri u jedinicama mA, a kolektorska struja se mjeri u desecima i stotinama mA, t.j. IbIk. Stoga, kada se na bazu dovodi izmjenični signal male amplitude, mali Ib će se promijeniti, a veliki Ik proporcionalno tome. Kada se na kolektorski krug spoji otpornik opterećenja, na njemu će se emitirati signal koji ponavlja oblik ulaza, ali s većom amplitudom, tj. pojačani signal.

U najveće dopuštene parametre tranzistora prvenstveno spadaju: najveća dopuštena snaga rasipanja na kolektoru Pk.max, napon između kolektora i emitera Uke.max, struja kolektora Ik.max.

Za povećanje maksimalnih parametara proizvode se sklopovi tranzistora koji mogu brojati do nekoliko stotina paralelno spojenih tranzistora zatvorenih u jednom kućištu.

Bipolarni tranzistori danas se koriste sve manje, posebno u tehnologiji sklopne struje. Njihovo mjesto je zauzeto MOSFET tranzistori s efektom polja i kombinirani IGBT tranzistori, koji imaju nedvojbene prednosti u ovom području elektronike.

U tranzistorima s efektom polja struja je određena kretanjem nositelja samo jednog predznaka (elektrona ili šupljina). Za razliku od bipolarnih, strujom tranzistora upravlja električno polje, koje mijenja presjek provodnog kanala.

Budući da u ulaznom krugu nema struje, potrošnja energije iz ovog kruga je praktički jednaka nuli, što je nedvojbena prednost tranzistora s efektom polja.

Strukturno, tranzistor se sastoji od provodnog kanala n- ili p-tipa, na čijim se krajevima nalaze područja: izvor koji emitira nositelje naboja i odvod koji prima nositelje naboja. Elektroda koja služi za regulaciju poprečnog presjeka kanala naziva se vrata.

Tranzistor s efektom polja je poluvodički uređaj koji regulira struju u strujnom krugu promjenom presjeka vodljivog kanala.

Postoje tranzistori s efektom polja s vratima u obliku p-n spoja i s izoliranim vratima.

Tranzistori s efektom polja s izoliranim vratima imaju izolacijski sloj dielektrika između poluvodičkog kanala i metalnih vrata - MOS tranzistori (metal - dielektrik - poluvodič), poseban slučaj - silicijev oksid - MOS tranzistori.

MOS tranzistor s ugrađenim kanalom ima početnu vodljivost, koja je u nedostatku ulaznog signala (Uzi = 0) približno polovica maksimalne. U MOS tranzistorima s induciranim kanalom, pri naponu Uzi = 0, nema izlazne struje, Ic = 0, jer inicijalno nema provodnog kanala.

MOS tranzistori s induciranim kanalom nazivaju se i MOSFET tranzistori. Uglavnom se koriste kao ključni elementi, na primjer u sklopnim izvorima napajanja.

Ključni elementi na MOS tranzistorima imaju brojne prednosti: signalni krug nije galvanski povezan s izvorom upravljačkog djelovanja, upravljački krug ne troši struju i ima dvosmjernu vodljivost. Tranzistori s efektom polja, za razliku od bipolarnih tranzistora, ne boje se pregrijavanja.

Više o tranzistorima pročitajte ovdje:

Tiristori

Tiristor je poluvodički uređaj koji radi u dva stabilna stanja - niske vodljivosti (tiristor zatvoren) i visoke vodljivosti (tiristor otvoren). Strukturno, tiristor ima tri ili više p-n spojeva i tri izlaza.

Osim anode i katode, dizajn tiristora ima treći terminal (elektrodu), koji se naziva kontrolni terminal.

Tiristor je namijenjen za beskontaktno uključivanje (uključivanje i isključivanje) električnih krugova. Karakterizira ih velika brzina i sposobnost prebacivanja struja vrlo značajne veličine (do 1000 A). Postupno ih zamjenjuju sklopni tranzistori.

Slika 5 - Konvencionalna grafička oznaka tiristora

Dinistori (dvije elektrode)- kao i obične ispravljačke diode, imaju anodu i katodu. S povećanjem prednjeg napona na određenoj vrijednosti Ua = Uon, dinistor se otvara.

Tiristori (tiristori - troelektrodni)- imaju dodatnu kontrolnu elektrodu; Uon se mijenja kontrolnom strujom koja teče kroz kontrolnu elektrodu.

Da bi se tiristor prebacio u zatvoreno stanje, potrebno je primijeniti obrnuti napon (- na anodu, + na katodu) ili smanjiti prednju struju ispod vrijednosti koja se naziva struja zadržavanja Ihold.

Tiristor koji se može zaključati– može se prebaciti u zatvoreno stanje primjenom upravljačkog impulsa obrnutog polariteta.

Tiristori: princip rada, dizajn, vrste i metode uključivanja

Trijaci (simetrični tiristori)- provode struju u oba smjera.

Tiristori se koriste kao beskontaktne sklopke i upravljani ispravljači u uređajima za automatizaciju i pretvaračima električne struje. U krugovima izmjenične i pulsne struje možete promijeniti vrijeme otvaranja tiristora, a time i vrijeme prolaska struje kroz opterećenje. To vam omogućuje reguliranje snage koja se isporučuje opterećenju.

Jednosmjerno provođenje kontakata između dva poluvodiča (ili metala na poluvodič) koristi se za ispravljanje i pretvaranje izmjeničnih struja. Ako postoji jedan prijelaz elektron-šupljina, tada je njegovo djelovanje slično djelovanju svjetiljke s dvije elektrode - diode (vidi § 105). Prema tome, poluvodički uređaj koji sadrži jednu r-n-tranzicija se zove poluvodič (kristalan) dioda. Poluvodičke diode prema izvedbi dijelimo na točka I ravninski.

Riža. 339 Sl. 340

Kao primjer, razmotrite točkastu germanijsku diodu (sl. 339), u kojoj je tanka volframova žica 1 pritisnuta na n- germanij 2 s vrhom obloženim aluminijem. Ako se kratkotrajni strujni impuls propusti kroz diodu u smjeru naprijed, tada se difuzija A1 u Ge naglo povećava i formira se sloj germanija, obogaćen aluminijem i koji ima r-provodljivost. Na granici ovog sloja a r-n- spoj s visokim koeficijentom ispravljanja. Zbog malog kapaciteta kontaktnog sloja točkaste diode koriste se kao detektori (ispravljači) visokofrekventnih oscilacija do centimetarskog područja valnih duljina.

Shematski dijagram planarnog bakreno-oksidnog (cuproxy) ispravljača prikazan je na sl. 340. Kemijskom obradom se na bakrenu ploču nanosi sloj bakrenog oksida Cu 2 O koji je prekriven slojem srebra. Srebrna elektroda služi samo za spajanje ispravljača na strujni krug. Dio sloja Cu 2 O uz Cu i obogaćen njime ima elektronsku vodljivost, a dio sloja Cu 2 O uz Ag i obogaćen (tijekom proizvodnje ispravljača) kisikom ima vodljivost rupa. Tako se u debljini bakrenog oksida formira barijerni sloj sa smjerom protoka struje od Cu 2 O do Cu ().

Tehnologija proizvodnje germanijeve planarne diode opisana je u § 249 (vidi sl. 325). Česte su i selenske diode i diode na bazi galijevog arsenida i silicijevog karbida. Razmatrane diode imaju niz prednosti u usporedbi s elektronskim cijevima (male ukupne dimenzije, visoka učinkovitost i vijek trajanja, stalna spremnost za rad itd.), ali su vrlo osjetljive na temperaturu, pa je raspon njihovih radnih temperatura ograničen ( od –70 do +120°C). p-n- Prijelazi ne samo da imaju izvrsna svojstva ispravljanja, već se mogu koristiti i za pojačanje, a ako se u strujni krug uvede povratna sprega, onda i za generiranje električnih oscilacija. Uređaji namijenjeni za te svrhe nazivaju se poluvodičke triode ili tranzistori(prvi tranzistor stvorili su 1949. američki fizičari D. Bardeen, W. Brattain i W. Shockley; Nobelova nagrada 1956.).

Za izradu tranzistora koriste se germanij i silicij koji se odlikuju velikom mehaničkom čvrstoćom, kemijskom postojanošću i većom pokretljivošću nositelja struje nego kod drugih poluvodiča. Poluvodičke triode dijelimo na točka I ravninski. Prvi značajno povećavaju napon, ali njihove izlazne snage su niske zbog opasnosti od pregrijavanja (na primjer, gornja granica radne temperature točkaste germanijeve triode leži u rasponu od 50 - 80 ° C). Planarne triode su jače. Možda su kao p-p-p i tip p-p-p ovisno o izmjeni područja s različitom vodljivošću.

Na primjer, razmotrite princip rada planarne triode p-p-p, tj. na bazi trioda n-poluvodič (sl. 341). Radne “elektrode” trioda koje su baza(srednji dio tranzistora), odašiljač I kolektor(područja uz bazu s obje strane s različitom vrstom vodljivosti) uključena su u krug pomoću neispravljačkih kontakata - metalnih vodiča. Između emitera i baze primjenjuje se konstantan prednapon prednapona, a između baze i kolektora konstantan prednapon prednapona. Pojačani izmjenični napon primjenjuje se na ulazni otpor, a pojačani se uklanja s izlaznog otpora

Protok struje u krugu emitera uglavnom je posljedica kretanja rupa (oni su glavni nositelji struje) i popraćen je njihovim "injektiranjem" - ubrizgavanje- na područje baze. Rupe koje prodiru u podlogu difundiraju prema kolektoru, a uz malu debljinu podloge znatan dio ubrizganih rupa dospijeva do kolektora. Ovdje su rupe zarobljene poljem koje djeluje unutar spoja (privučene negativno nabijenom kolektoru) i mijenjaju struju kolektora. Posljedično, svaka promjena struje u krugu emitera uzrokuje promjenu struje u krugu kolektora.

Dovođenjem izmjeničnog napona između emitera i baze dobivamo izmjeničnu struju u kolektorskom krugu, te izmjenični napon na izlaznom otporu. Količina dobitka ovisi o svojstvima p-n-prijelazi, otpori opterećenja i napon baterije Bk Obično >>, dakle znatno veći od ulaznog napona (pojačanje može doseći 10 000). Budući da oslobođena izmjenična struja može biti veća od one potrošene u krugu emitera, tranzistor također osigurava pojačanje snage. Ova pojačana snaga dolazi iz izvora struje spojenog na kolektorski krug.

Iz onoga što je raspravljeno slijedi da tranzistor, poput vakuumske cijevi, daje pojačanje i napona i snage. Ako je u svjetiljci anodna struja kontrolirana naponom mreže, tada je u tranzistoru kolektorska struja koja odgovara anodnoj struji žarulje kontrolirana naponom baze.

Princip rada tranzistora p-p-p-tip je sličan onome koji je gore razmotren, ali ulogu rupa igraju elektroni. Postoje i druge vrste tranzistora, kao i drugi sklopovi za njihovo spajanje. Zbog svojih prednosti u odnosu na vakuumske cijevi (male dimenzije, visoka učinkovitost i vijek trajanja, nepostojanje užarene katode i time manja potrošnja energije, nepotreban vakuum itd.), tranzistor je napravio revoluciju u području elektroničkih komunikacija i osigurao stvaranje brzih računala s velikom količinom memorije.

Sigurnosna pitanja

• Što je bit adijabatske aproksimacije i aproksimacije samokonzistentnog polja?
• Kako se razlikuju energetska stanja elektrona u izoliranom atomu i kristalu? Što su zabranjene, a što dopuštene energetske zone?
• Kako se poluvodiči i dielektrici razlikuju prema teoriji vrpci? metali i dielektrici?
• Kada je, prema teoriji vrpci, čvrsto tijelo vodič električne struje?
• Kako objasniti porast vodljivosti poluvodiča s porastom temperature?
• Što određuje vodljivost intrinzičnih poluvodiča?
• Zašto je Fermijeva razina u intrinzičnom poluvodiču smještena u sredini zabranjenog pojasa? Dokažite ovaj stav.
• Kakav je mehanizam vodljivosti elektroničkih nečistoća u poluvodičima? vodljivost nečistoće u rupi?
• Zašto intrinzična vodljivost prevladava u poluvodičima s nečistoćama pri dovoljno visokim temperaturama?
• Koji je mehanizam intrinzične fotovodljivosti? nečistoća fotovodljivost? Koja je crvena granica fotovodljivosti?
• Prema teoriji trake, koji su mehanizmi fluorescencije i fosforescencije?
• Koji su razlozi za pojavu kontaktne razlike potencijala?
• Što je bit termoelektričnih pojava? Kako objasniti njihovu pojavu?
• Kada se blokirajući kontaktni sloj javlja kada metal dođe u kontakt s poluvodičem n-kao? s poluvodičem r-kao? Objasnite mehanizam njegovog nastanka.
• Kako objasniti jednosmjernu provodljivost r-p-prijelaz?
• Što je strujno-naponska karakteristika p-n-prijelaz? Objasnite pojavu prednje i povratne struje.
• Koji smjer u poluvodičkoj diodi omogućuje protok struje?
• Zašto poluvodička dioda nosi struju (iako slabu) čak i pri graničnom naponu?

Zadaci

31.1. Uzorak germanija se zagrijava od 0 do 17°C. Uzimajući da je zabranjeni pojas silicija 0,72 eV, odredite koliko će puta porasti njegova specifična vodljivost. [2,45 puta]

31.2. U čisti silicij uvodi se mala primjesa bora. Pomoću periodnog sustava D.I. Mendeljejeva odredite i objasnite vrstu vodljivosti primjesnog silicija.

31.3. Odredite valnu duljinu pri kojoj je još pobuđena fotovodljivost u poluvodiču s nečistoćama.