Електричний струм у напівпровідниках
11 клас Мета онлайн уроку: надати уявлення під час очного або дистанційного навчання про природу електричного струму в чистих провідниках; розкрити механізм електропровідності напівпровідників при наявності домішок; формувати знання про основні закономірності електронно-діркового переходу; ознайомити з будовою та призначенням напівпровідникових приладів
С. Бреннер
Актуалізація опорних знань. Перевірка знань
Перед початком заняття пригадайте урок «Електричний струм у вакуумі» та пройдіть відповідний тест для перевірки засвоєного матеріалу.
Тест "Електричний струм у вакуумі. Електровакуумні прилади"
Тепер перегляньте історичне відео з першим програмованим комп’ютером ENIAC, який мав масу 27 т, займав площу 167 кв. м., споживав 150 кВт електроенергії та налічував в собі 17468 вакуумних ламп (крім того, 7200 кремнієвих діодів та 1500 реле). Він був побудований в США для розрахунків траєкторій балістичних ракет для армії під час Другої світової війни. Але будь-який сучасний смартфон, навіть самий бюджетний, є щонайменше в кілька сотень разів ефективніший. Все завдяки напівпровідникам, які будемо вивчати на сьогоднішньому уроці, і які повністю замінили лампові діоди, та спричинили справжню технічну революцію другої половини XX ст.
Вивчення нового матеріалу «Електричний струм у напівпровідниках»
Опрацьовуємо очно або дистанційно параграф «Електричний струм у напівпровідниках» §9 за підручником «Фізика 11 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий». Пишемо конспект.
Для візуалізації фізичних явищ можна скористатися анімаціями/симуляціями за вказаними посиланнями: кремній, власний напівпровідник, терморезистор, фоторезистор, рекомбінація в напівпровідниках, напівпровідники.
При дистанційному навчання розпочати варто з узагальнюючого відео по даній темі.
Особливості провідності напівпровідників
1) Питомий опір напівпровідників зазвичай зменшується з підвищенням температури.
2) Питомий опір більшості напівпровідників зменшується зі збільшенням освітленості.
3) Різко зменшити питомий опір напівпровідників може введення домішок.
Власна провідність напівпровідників
Провідність напівпровідників, зумовлену наявністю в них вільних електронів, називають електронною провідністю.
Провідність напівпровідників, зумовлену переміщенням дірок, називають дірковою провідністю.
У чистому напівпровіднику електричний струм створює однакова кількість вільних електронів і дірок. Таку провідність називають власною провідністю напівпровідників.
Для кращого розуміння провідності напівпровідників переглянемо анімації: кремній та власний напівпровідник.
Якщо напівпровідник нагріти або опромінити світлом, кількість вільних електронів і дірок збільшиться, відповідно збільшиться і провідність напівпровідника.
Переглянемо кілька анімацій з прикладами використання цих властивостей: терморезистор, фоторезистор, рекомбінація в напівпровідниках.
Вплив домішок на провідність напівпровідників
Донорні домішки
Домішки, атоми яких відносно легко віддають електрони, називають донорними домішками (від латин. donare — дарувати, жертвувати).
Напівпровідники з переважно електронною провідністю називають напівпровідниками n-типу (від латин. negativus — негативний).
Акцепторні домішки
Домішки, атоми яких «запозичують» електрони, називають акцепторними домішками (від латин. acceptor — той, що приймає).
Напівпровідники з переважно дірковою провідністю називають напівпровідниками p-типу (від латин. positivus — позитивний).
Для кращого розуміння принципу роботи донорних та акцепторних домішок, переглянемо анімацію: напівпровідники.
Електронно-дірковий перехід (p-n-перехід)
Електроннодірковий перехід (pnперехід) — це ділянка контакту двох напівпровідників із різними типами провідності — дірковою (напівпровідник p-типу) та електронною (напівпровідник n-типу).
Напівпровідниковий діод
Напівпровідниковий пристрій, у внутрішній будові якого сформований один pn-перехід, називають напівпровідниковим діодом.
Пряме ввімкнення
Зворотне ввімкнення
Приклади напівпровідників
Закріплення набутих знань
Пройдемо інтерактивний тест онлайн уроку «Електричний струм у напівпровідниках», побудований на основі контрольних запитань параграфа, для остаточного закріплення поданого матеріалу.
Тест "Електричний струм у напівпровідниках"
Домашнє завдання
Вправи до онлайн уроку «Електричний струм у напівпровідниках», які вкаже ваш учитель фізики.
Наприклад, Вправа 9, завдання 3 за підручником «Фізика 11 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий».