ღია გაკვეთილი ნახევარგამტარების ფიზიკაში. ნახევარგამტარული მასალები. ცხელი ნაგლინი ჩვეულებრივი პროდუქცია იწარმოება ჩვეულებრივი ხარისხის ფოლადებისგან: სხივები, არხები, კუთხეები, წნელები, ასევე ფურცლები, მილები და ჭურვები. ფოლადები მიწოდებულ მდგომარეობაში ფართოდ გამოიყენება

სექციები: ფიზიკა, კონკურსი "პრეზენტაცია გაკვეთილისთვის"

პრეზენტაცია გაკვეთილისთვის

უკან წინ

ყურადღება! სლაიდების გადახედვა მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და შესაძლოა არ წარმოადგენდეს პრეზენტაციის ყველა მახასიათებელს. თუ გაინტერესებთ ეს ნამუშევარი, გთხოვთ გადმოწეროთ სრული ვერსია.

გაკვეთილი მე-10 კლასში.

თემა: p-და ნ- ტიპები. ნახევარგამტარული დიოდი. ტრანზისტორები."

მიზნები:

• საგანმანათლებლო: ჩამოყალიბდეს იდეა ნახევარგამტარებში მინარევების არსებობის შესახებ თავისუფალი ელექტრული მუხტის მატარებლების შესახებ ელექტრონული თეორიის თვალსაზრისით და, ამ ცოდნის საფუძველზე, გაარკვიოს p-n შეერთების ფიზიკური არსი; ასწავლოს მოსწავლეებს ნახევარგამტარული მოწყობილობების მუშაობის ახსნა, pn შეერთების ფიზიკური არსის ცოდნის საფუძველზე;
• განვითარებადი: განუვითარდეთ მოსწავლეთა ფიზიკური აზროვნება, დასკვნების დამოუკიდებლად ჩამოყალიბების უნარი, შემეცნებითი ინტერესის გაფართოება, შემეცნებითი აქტივობა;
• საგანმანათლებლო: გააგრძელოს სკოლის მოსწავლეების მეცნიერული მსოფლმხედველობის ფორმირება.

აღჭურვილობა: პრეზენტაცია თემაზე:„ნახევარგამტარები. ელექტრული დენი ნახევარგამტარული კონტაქტის საშუალებით p-და ნ- ტიპები. ნახევარგამტარული დიოდი. ტრანზისტორი", მულტიმედიური პროექტორი.

გაკვეთილის პროგრესი

I. საორგანიზაციო მომენტი.

II. ახალი მასალის სწავლა.

სლაიდი 1.

სლაიდი 2. ნახევარგამტარი –ნივთიერება, რომელშიც წინაღობა შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო დიაპაზონში და ძალიან სწრაფად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც ნიშნავს, რომ ელექტრული გამტარობა (1/R) იზრდება.

იგი შეინიშნება სილიციუმში, გერმანიუმში, სელენში და ზოგიერთ ნაერთში.

სლაიდი 3.

გამტარობის მექანიზმი ნახევარგამტარებში

სლაიდი 4.

ნახევარგამტარ კრისტალებს აქვთ ატომური კრისტალური ბადე, სადაც გარეა სლაიდი 5.ელექტრონები მიბმულია მეზობელ ატომებთან კოვალენტური ბმებით.

ზე დაბალი ტემპერატურააჰ, სუფთა ნახევარგამტარებს არ აქვთ თავისუფალი ელექტრონები და იქცევიან როგორც იზოლატორები.

ნახევარგამტარები სუფთაა (მინარევების გარეშე)

თუ ნახევარგამტარი არის სუფთა (მინარევების გარეშე), მაშინ მას აქვს საკუთარი გამტარობა, რომელიც დაბალია.

არსებობს ორი სახის შინაგანი გამტარობა:

სლაიდი 6. 1) ელექტრონული ("n" ტიპის გამტარობა)

ნახევარგამტარებში დაბალ ტემპერატურაზე ყველა ელექტრონი მიბმულია ბირთვებთან და წინააღმდეგობა მაღალია; ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია, იშლება ბმები და ჩნდება თავისუფალი ელექტრონები – წინააღმდეგობა მცირდება.

თავისუფალი ელექტრონები ძაბვის ვექტორის საპირისპიროდ მოძრაობენ ელექტრული ველი.

ნახევარგამტარების ელექტრონული გამტარობა განპირობებულია თავისუფალი ელექტრონების არსებობით.

სლაიდი 7.

2) ხვრელი (გამტარობის "p" ტიპი)

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ატომებს შორის კოვალენტური ბმები, რომელსაც ახორციელებს ვალენტური ელექტრონები, ნადგურდება და იქმნება ადგილები დაკარგული ელექტრონით - "ხვრელი".

მას შეუძლია გადაადგილება მთელ კრისტალზე, რადგან მისი ადგილი შეიძლება შეიცვალოს ვალენტური ელექტრონებით. „ხვრელის“ გადაადგილება დადებითი მუხტის გადაადგილების ტოლფასია.

ხვრელი მოძრაობს ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მიმართულებით.

გათბობის გარდა, კოვალენტური ბმების გაწყვეტა და ნახევარგამტარებში შინაგანი გამტარობის გაჩენა შეიძლება გამოწვეული იყოს განათებით (ფოტოგამტარობით) და ძლიერი ელექტრული ველების მოქმედებით. ამრიგად, ნახევარგამტარებს ასევე აქვთ ხვრელების გამტარობა.

სუფთა ნახევარგამტარის მთლიანი გამტარობა არის "p" და "n" ტიპების გამტარებლობის ჯამი და ეწოდება ელექტრონულ ხვრელ გამტარობას.

ნახევარგამტარები მინარევებით

ასეთ ნახევარგამტარებს აქვთ საკუთარი + მინარევების გამტარობა.

მინარევების არსებობა მნიშვნელოვნად ზრდის გამტარობას.

როდესაც მინარევების კონცენტრაცია იცვლება, იცვლება ელექტრული დენის მატარებლების - ელექტრონებისა და ხვრელების რაოდენობა.

დენის კონტროლის უნარი საფუძვლად უდევს ნახევარგამტარების ფართო გამოყენებას.

არსებობს:

სლაიდი 8. 1) დონორის მინარევები (დონაცია)– არიან ნახევარგამტარული კრისტალების ელექტრონების დამატებითი მომწოდებლები, ადვილად თმობენ ელექტრონებს და ზრდიან თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობას ნახევარგამტარში.

სლაიდი 9.ესენი არიან დირიჟორები "n" - ტიპი, ე.ი. ნახევარგამტარები დონორის მინარევებით, სადაც მთავარი მუხტის მატარებელია ელექტრონები და უმცირესობის მუხტის მატარებელი არის ხვრელები.

ასეთი ნახევარგამტარი აქვს ელექტრონული მინარევების გამტარობა.მაგალითად, დარიშხანი.

სლაიდი 10. 2) მიმღები მინარევები (მიმღები)- შექმენით "ხვრელები", იღებენ ელექტრონებს საკუთარ თავში.

ეს არის ნახევარგამტარები "p" - ტიპი, ე.ი. ნახევარგამტარები მიმღები მინარევებით, სადაც მთავარი მუხტის მატარებელია ხვრელები, ხოლო უმცირესობის მუხტის მატარებელი ელექტრონები.

ასეთი ნახევარგამტარი აქვს ხვრელის მინარევის გამტარობა. სლაიდი 11.მაგალითად, ინდიუმი. სლაიდი 12.

მოდით განვიხილოთ, რა ფიზიკური პროცესები ხდება, როდესაც ორი ნახევარგამტარი სხვადასხვა ტიპის გამტარობის კონტაქტში მოდის, ან, როგორც ამბობენ, pn შეერთებაში.

სლაიდი 13-16.

p-n შეერთების ელექტრული თვისებები

"p-n" შეერთება (ან ელექტრონის ხვრელის შეერთება) არის ორი ნახევარგამტარის კონტაქტის არე, სადაც გამტარობა იცვლება ელექტრონულიდან ხვრელამდე (ან პირიქით).

ასეთი რეგიონები შეიძლება შეიქმნას ნახევარგამტარულ კრისტალში მინარევების შეყვანით. სხვადასხვა გამტარობის მქონე ორი ნახევარგამტარის კონტაქტურ ზონაში მოხდება ურთიერთდიფუზია. ელექტრონები და ხვრელები და იქმნება დამბლოკავი ელექტრული ფენა. დამბლოკავი ფენის ელექტრული ველი ხელს უშლის ელექტრონებისა და ხვრელების შემდგომ გავლას საზღვარზე. ბლოკირების ფენას აქვს გაზრდილი წინააღმდეგობა ნახევარგამტარის სხვა უბნებთან შედარებით.

გარე ელექტრული ველიგავლენას ახდენს ბარიერის ფენის წინააღმდეგობაზე.

გარე ელექტრული ველის წინ (მიწით) მიმართულებით ელექტრული დენი გადის ორი ნახევარგამტარის საზღვარზე.

იმიტომ რომ ელექტრონები და ხვრელები ერთმანეთისკენ მოძრაობენ ინტერფეისისკენ, შემდეგ ელექტრონები, რომლებიც კვეთენ საზღვარს, ავსებენ ხვრელებს. ბარიერის ფენის სისქე და მისი წინააღმდეგობა მუდმივად მცირდება.

პასპორტი p-n რეჟიმიგადასვლა:

როდესაც გარე ელექტრული ველი ბლოკირების (უკუ) მიმართულებითაა, ელექტრული დენი არ გაივლის ორი ნახევარგამტარის კონტაქტურ ზონას.

იმიტომ რომ როდესაც ელექტრონები და ხვრელები საზღვრიდან საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობენ, დამბლოკავი ფენა სქელდება და მისი წინააღმდეგობა იზრდება.

ბლოკირების რეჟიმი p-n შეერთება:

ამრიგად, ელექტრონულ ხვრელში გადასვლას აქვს ცალმხრივი გამტარობა.

ნახევარგამტარული დიოდები

ნახევარგამტარს ერთი p-n შეერთებით ეწოდება ნახევარგამტარული დიოდი.

- ბიჭებო, დაწერეთ ახალი თემა: "ნახევარგამტარული დიოდი".
- როგორი იდიოტია? - ღიმილით ჰკითხა ვასეჩკინმა.
- იდიოტი კი არა, დიოდი! – უპასუხა მასწავლებელმა: „დიოდი, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას აქვს ორი ელექტროდი, ანოდი და კათოდი“. გესმის?
”და დოსტოევსკის აქვს ასეთი ნამუშევარი - ”იდიოტი”, - ამტკიცებდა ვასეჩკინი.
- კი, არის, მერე რა? ფიზიკის გაკვეთილზე ხარ და არა ლიტერატურაზე! გთხოვ აღარ აურიო დიოდი იდიოტში!

სლაიდი 17–21.

როდესაც ელექტრული ველი გამოიყენება ერთი მიმართულებით, ნახევარგამტარის წინააღმდეგობა მაღალია, საპირისპირო მიმართულებით წინააღმდეგობა მცირეა.

ნახევარგამტარული დიოდები გამოსწორების ძირითადი ელემენტებია AC.

სლაიდი 22–25.

ტრანზისტორებიეწოდება ნახევარგამტარულ მოწყობილობებს, რომლებიც შექმნილია ელექტრული რხევების გასაძლიერებლად, გენერირებისთვის და გარდაქმნისთვის.

ნახევარგამტარული ტრანზისტორები - ასევე გამოიყენება "p-n" შეერთების თვისებები - ტრანზისტორები გამოიყენება რადიოელექტრონული მოწყობილობების წრედში.

ნახევარგამტარული მოწყობილობების დიდი „ოჯახი“ სახელწოდებით ტრანზისტორები მოიცავს ორ ტიპს: ბიპოლარული და ველის ეფექტი. პირველ მათგანს, რათა როგორმე განვასხვავოთ ისინი მეორისგან, ხშირად უწოდებენ ჩვეულებრივ ტრანზისტორებს. ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ბიპოლარული ტრანზისტორები. ჩვენ ალბათ დავიწყებთ მათ. ტერმინი "ტრანზისტორი" წარმოიქმნება ორიდან ინგლისური სიტყვები: გადაცემა – კონვერტორი და რეზისტორი – წინააღმდეგობა. გამარტივებული ფორმით, ბიპოლარული ტრანზისტორი არის ნახევარგამტარული ვაფლი სამი (როგორც ფენის ნამცხვრებში) სხვადასხვა ელექტრული გამტარობის მონაცვლეობით (ნახ. 1), რომლებიც ქმნიან ორ p–n შეერთებას. ორ უკიდურეს რეგიონს აქვს ერთი ტიპის ელექტრული გამტარობა, შუას აქვს სხვა ტიპის ელექტროგამტარობა. თითოეულ ზონას აქვს საკუთარი საკონტაქტო პინი. თუ გარე რაიონებში ჭარბობს ხვრელის ელექტრული გამტარობა, ხოლო შუაში ელექტრონული გამტარობა (ნახ. 1, ა), მაშინ ასეთ მოწყობილობას p – n – p სტრუქტურის ტრანზისტორი ეწოდება. n – p – n სტრუქტურის მქონე ტრანზისტორს, პირიქით, აქვს კიდეების გასწვრივ ელექტრონული ელექტრული გამტარობის რეგიონები, მათ შორის კი ხვრელების ელექტრული გამტარობის რეგიონი (ნახ. 1, ბ).

როდესაც ტიპის ტრანზისტორი გამოიყენება ბაზაზე n-p-n დადებითიძაბვა იხსნება, ანუ მცირდება წინააღმდეგობა ემიტერსა და კოლექტორს შორის, ხოლო უარყოფითი ძაბვის გამოყენებისას, პირიქით, იხურება და რაც უფრო ძლიერია დენი, მით უფრო იხსნება ან იხურება. ტრანზისტორებისთვის p-n-p სტრუქტურებიეს პირიქითაა.

ბიპოლარული ტრანზისტორის საფუძველი (ნახ. 1) არის გერმანიუმის ან სილიკონის პატარა ფირფიტა ელექტრონული ან ხვრელის ელექტრული გამტარობით, ანუ n ტიპის ან p ტიპის. მინარევების ელემენტების ბურთები შერწყმულია ფირფიტის ორივე მხარის ზედაპირზე. მკაცრად განსაზღვრულ ტემპერატურამდე გაცხელებისას მინარევების ელემენტების დიფუზია (შეღწევა) ხდება ნახევარგამტარული ვაფლის სისქეში. შედეგად, ფირფიტის სისქეში ორი რეგიონი ჩნდება, მის საპირისპიროდ ელექტრული გამტარობით. p-ტიპის გერმანიუმის ან სილიკონის ფირფიტა და მასში შექმნილი n-ტიპის უბნები ქმნიან n-p-n სტრუქტურის ტრანზისტორს (ნახ. 1, ა), ხოლო n-ტიპის ფირფიტა და მასში შექმნილი p-ტიპის რეგიონები ქმნიან ტრანზისტორს. p-n-p სტრუქტურის (ნახ. 1, ბ).

ტრანზისტორის სტრუქტურის მიუხედავად, თავდაპირველი ნახევარგამტარის მის ფირფიტას ეწოდება ბაზა (B), ელექტრული გამტარობის თვალსაზრისით მის საპირისპიროდ მცირე მოცულობის რეგიონი არის ემიტერი (E), ხოლო უფრო დიდი მოცულობის სხვა მსგავსი რეგიონი. კოლექციონერი (K). ეს სამი ელექტროდი ქმნის ორ p-n შეერთებას: ფუძესა და კოლექტორს შორის - კოლექტორს და ფუძესა და ემიტერს შორის - ემიტერს. თითოეული მათგანი თავისი ელექტრული თვისებებით მსგავსია ნახევარგამტარული დიოდების p-n შეერთებებთან და იხსნება მათზე იგივე წინა ძაბვით.

პირობითი გრაფიკული სიმბოლოებისხვადასხვა სტრუქტურის ტრანზისტორები განსხვავდებიან მხოლოდ იმით, რომ ისარი, რომელიც სიმბოლოა ემიტერი და დენის მიმართულება ემიტერის შეერთების გავლით, რადგან p-n-p ტრანზისტორი მიმართულია ფუძისკენ, და npn ტრანზისტორი- ბაზიდან.

სლაიდი 26–29.

III. პირველადი კონსოლიდაცია.

1. რა ნივთიერებებს უწოდებენ ნახევარგამტარებს?
2. რა სახის გამტარობას ეწოდება ელექტრონული?
3. რა სხვა გამტარობა შეინიშნება ნახევარგამტარებში?
4. რა მინარევების შესახებ იცით ახლა?
5. რა არის p-n შეერთების გამტარუნარიანობის რეჟიმი?
6. რა არის p-n შეერთების ბლოკირების რეჟიმი?
7. რა ნახევარგამტარული მოწყობილობები იცით?
8. სად და რისთვის გამოიყენება ნახევარგამტარული მოწყობილობები?

IV. ნასწავლის კონსოლიდაცია

1. როგორ იცვლება ნახევარგამტარების წინაღობა გაცხელებისას? განათების ქვეშ?
2. იქნება თუ არა სილიციუმი ზეგამტარი, თუ ის გაცივდება აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურამდე? (არა, სილიკონის წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად).

ფიზიკის ყველა გაკვეთილი მე-11 კლასი
აკადემიური დონე

1 სემესტრი

ელექტროდინამიკა

2. ელექტრული დენი

გაკვეთილი 12/23

საგანი. ნახევარგამტარული მოწყობილობები

გაკვეთილის მიზანი: მოსწავლეებს აუხსნას ნახევარგამტარული მოწყობილობების მუშაობის პრინციპი.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილი ახალი მასალის შესწავლაზე.

გაკვეთილის გეგმა

ცოდნის კონტროლი		1. რა განსაზღვრავს ნახევარგამტარის ელექტროგამტარობას? 2. რა იწვევს ხვრელების გამტარობას ნახევარგამტარში? 3. რა მინარევებს უწოდებენ დონორ მინარევებს? მიმღები? 4. რა მინარევები უნდა შევიდეს n ტიპის ნახევარგამტარის მისაღებად? p-ტიპი?
დემონსტრაციები		ფრაგმენტები ვიდეო ფილმის "ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში".
ახალი მასალის სწავლა		1. ნახევარგამტარული დიოდი. 2. როგორ მუშაობს ტრანზისტორი? 3. ნახევარგამტარების გამოყენება. 4. ინტეგრირებული სქემები.
ნასწავლი მასალის განმტკიცება		1. ხარისხობრივი კითხვები. 2. პრობლემების გადაჭრის სწავლა.

ახალი მასალის სწავლა

ნახევარგამტარული დიოდი იყენებს p-n შეერთების ცალმხრივ გამტარობას. ასეთ დიოდს აქვს ორი კონტაქტი წრესთან დასაკავშირებლად.

ხშირად ამბობენ, რომ დიოდს აქვს უმნიშვნელო წინააღმდეგობა წინა მიმართულებით და ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა საპირისპირო მიმართულებით. თუმცა, ეს არ არის სრულიად ზუსტი განცხადება: ფაქტობრივად, ზოგადად ნახევარგამტარებისთვის და განსაკუთრებით ელექტრონულ ხვრელში გადასვლებისთვის, ოჰმის კანონი არ მოქმედებს. ამიტომ, ასეთ გამტარებში არ არის მუდმივი წინააღმდეგობა.

ნახევარგამტარული დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებელს აქვს ფორმა:

ნახევარგამტარული დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად (ამ დენს უწოდებენ ალტერნატიულ დენს), ასევე LED-ების დასამზადებლად. ნახევარგამტარული გამსწორებლები ძალიან საიმედოა და აქვთ ხანგრძლივი მომსახურების ვადა.

ნახევარგამტარული დიოდები ფართოდ გამოიყენება რადიო მოწყობილობებში: რადიოები, VCR, ტელევიზორები, კომპიუტერები.

ტრანზისტორებში ნახევარგამტარები ძალიან მნიშვნელოვანია.

ტრანზისტორები არის ნახევარგამტარული მოწყობილობები ორი p-n შეერთებით.

ტრანზისტორის მთავარი ელემენტია ნახევარგამტარული კრისტალი, მაგალითად გერმანიუმი, მასში შეყვანილი დონორი და მიმღები მინარევებით. მინარევები ნაწილდება ისე, რომ ნახევარგამტარებს შორის ერთი და იგივე მინარევებით (მათ ემიტერს და კოლექტორს ეძახიან) რჩება გერმანიუმის თხელი ფენა სხვადასხვა სახის მინარევით - ამ ფენას ფუძე ეწოდება.

ტრანზისტორები ორი ტიპისაა: p-n-p ტრანზისტორები (ნახ. ა) და n-p-n ტრანზისტორები (ნახ. ბ).

p-n-p ტიპის ტრანზისტორში ემიტერსა და კოლექტორში საგრძნობლად მეტი ხვრელია, ვიდრე ელექტრონები, ხოლო ფუძეში მეტი ელექტრონი; n-p-n ტრანზისტორში ემიტერსა და კოლექტორში უფრო მეტი ელექტრონია, ვიდრე ხვრელები და მეტი ელექტრონები ბაზაში.

განვიხილოთ p - n - p - ტიპის ტრანზისტორის მოქმედება. ტრანზისტორის სამი ტერმინალი სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე უბნებიდან შედის წრეში, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში.

თუ p-n-p ტრანზისტორის საბაზისო პოტენციალი უფრო მაღალია, ვიდრე ემიტერის პოტენციალი, მაშინ ტრანზისტორში დენი არ გადის. ამრიგად, ტრანზისტორს შეუძლია იმოქმედოს როგორც ელექტრონული გადამრთველი. თუ საბაზისო პოტენციალი უფრო დაბალია, ვიდრე ემიტერის პოტენციალი, მაშინ ემისტერსა და ფუძეს შორის ძაბვის უმნიშვნელო ცვლილებებიც კი იწვევს დენის მნიშვნელოვან ცვლილებას კოლექტორის წრეში და, შესაბამისად, ძაბვის ცვლილებას რეზისტორზე მნიშვნელოვანი რეზისტორზე. წინააღმდეგობა.

ტრანზისტორის მუშაობის განხილვის შემდეგ დავასკვნათ, რომ ტრანზისტორის გამოყენებით შესაძლებელია ელექტრული სიგნალების გაძლიერება.

აქედან გამომდინარე, ტრანზისტორი გახდა მრავალი ნახევარგამტარული მოწყობილობის მთავარი ელემენტი.

ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე შესაძლებელს ხდის მათ გამოყენებას თერმისტორებში.

თერმისტორი არის ნახევარგამტარული თერმისტორი, რომლის ელექტრული წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად იცვლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

თერმისტორები გამოიყენება როგორც თერმომეტრები ტემპერატურის გასაზომად.

ბევრ ნახევარგამტარში ელექტრონებსა და ატომებს შორის შეერთება იმდენად სუსტია, რომ საკმარისია კრისტალების შუქით დასხივება, რათა შეიქმნას დამატებითი რაოდენობის უფასო მუხტის მატარებლები.

ფოტორეზისტორები გამოიყენება სიგნალიზაციისა და ავტომატიზაციის სისტემებში, წარმოების პროცესების დისტანციურ მართვაში, პროდუქციის დახარისხებაში და ა.შ.

ნახევარგამტარული დიოდები და ტრანზისტორები არის ძალიან რთული მოწყობილობების "სამშენებლო ბლოკები", რომელსაც ეწოდება ინტეგრირებული სქემები.

მიკროჩიპები დღეს მუშაობს კომპიუტერებსა და ტელევიზორებში, მობილური ტელეფონებიდა ხელოვნური თანამგზავრები, მანქანებში, თვითმფრინავებში და კიდევ სარეცხი მანქანები.

ინტეგრირებული წრე მზადდება სილიკონის ვაფლზე. ფირფიტის ზომა არის მილიმეტრიდან სანტიმეტრამდე და ერთი ასეთი ფირფიტა იტევს მილიონამდე კომპონენტს - პაწაწინა დიოდებს, ტრანზისტორებს, რეზისტორებს და ა.შ.

ინტეგრირებული სქემების მნიშვნელოვანი უპირატესობებია მაღალი სიჩქარე და საიმედოობა, ასევე დაბალი ღირებულება. სწორედ ამის წყალობით, ინტეგრირებულ სქემებზე დაყრდნობით, შესაძლებელი გახდა რთული, მაგრამ ბევრისთვის ხელმისაწვდომი მოწყობილობების, კომპიუტერებისა და თანამედროვე საყოფაცხოვრებო ტექნიკის შექმნა.

კითხვები სტუდენტებისთვის ახალი მასალის პრეზენტაციის დროს

პირველი დონე

1. რა გამოცდილების გამოყენებით შეგიძლიათ შეამოწმოთ ნახევარგამტარული დიოდის ცალმხრივი გამტარობა?

2. რატომ უნდა იყოს ტრანზისტორის საფუძველი ძალიან პატარა?

3. რა გამტარობა შეიძლება ჰქონდეს ტრანზისტორი ფუძეს?

მეორე დონე

1. რატომ არის კოლექტორში დენი დაახლოებით ტოლი დენის ემიტერში?

2. დახურულ ყუთში მოთავსებულია ნახევარგამტარული დიოდი და რეოსტატი. მოწყობილობების ბოლოები გამოყვანილია და უკავშირდება ტერმინალებს. როგორ განვსაზღვროთ რომელი ტერმინალები ეკუთვნის დიოდს?

ნასწავლი მასალის მშენებლობა

1. როგორ იმოქმედებს მისი ფუძის სისქის გაზრდა ტრანზისტორის მუშაობაზე?

2. ცნობილია, რომ თითოეულ ტრანზისტორს აქვს ორი p-n შეერთება, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. შესაძლებელია თუ არა ერთი ტრანზისტორი ჩანაცვლება ორი დიოდით ერთნაირად დაკავშირებული?

1. დახაზეთ ძაბვის გასაძლიერებლად p - n - p ტრანზისტორის შეერთების სქემა.

2. ძაბვის გასაძლიერებლად დახაზეთ n - p - n ტრანზისტორის შეერთების სქემა.

3. რატომ გამოიყენება ორი განსხვავებული მოწყობილობის შეერთების სქემა ნახევარგამტარული დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებლების მისაღებად (იხ. ნახ. ა, ბ)?

გადაწყვეტილებები. ამ შემთხვევაში ამპერმეტრის წინაღობა არ შეიძლება ჩაითვალოს უსასრულოდ მცირე, ხოლო ვოლტმეტრის წინააღმდეგობა უსასრულოდ დიდი. ჩართვა a არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიოდის მეშვეობით უკუ დენის გასაზომად (თითქმის მთელი დენი გაივლის ვოლტმეტრს). მიკროსქემის გამოყენება შეუძლებელია წინა ძაბვის გასაზომად (ამპერმეტრზე ძაბვა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ძაბვა დიოდზე).

რაც ვისწავლეთ გაკვეთილზე

ტრანზისტორი - ელექტრონული მოწყობილობადამზადებულია ნახევარგამტარული მასალისგან, როგორც წესი, სამი ტერმინალით, რომელიც საშუალებას იძლევა მცირე შეყვანის სიგნალის საშუალებით აკონტროლოს ელექტრული დენი ელექტრულ წრეში.

ტრანზისტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტრული სიგნალების გასაძლიერებლად.

თერმისტორი არის ნახევარგამტარული თერმისტორი, რომლის ელექტრული წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად იცვლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ნახევარგამტარ მოწყობილობას, რომელიც იყენებს გამტარის თვისებას განათებისას მისი წინააღმდეგობის შესაცვლელად, ფოტორეზისტორი ეწოდება.

საშინაო დავალება

1. ქვე-1: § 16 (პუნქტები 5, 6, 7, 8); ქვე-2: § 8.

Riv1 No 6.6; 6.9; 6.15.

Riv2 No 6.16; 6.17; 6.18.

Riv3 No6.28; 6.2; 6.30.

ფიზიკის გაკვეთილი მე-11 კლასი

გაკვეთილის თემა:

„ნახევარგამტარები.

ნახევარგამტარების შინაგანი და მინარევის გამტარობა. ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში"

გაკვეთილის მიზანი

• ჩამოაყალიბონ მოსწავლეებში ნახევარგამტარებში ელექტრული დენის ბუნების, ტემპერატურის, განათების და მინარევების გავლენის ქვეშ მათი თვისებების გაზომვის მეთოდების გაგება.
• წვლილი შეიტანოს პოლიტექნიკური ჰორიზონტების გაფართოებაში, მოტივაცია გაუწიოს საგნის შესწავლას, გააუმჯობესოს ტექნიკური და სამეცნიერო ინფორმაციის აღქმისა და ანალიზის უნარი.
• მოსწავლეთა კომუნიკაციური კომპეტენციებისა და გუნდური მუშაობის უნარის განვითარება.

მასალები და აღჭურვილობა:

კომპიუტერი, პროექტორი, ელექტრონული მასალები თემაზე: „ნახევარგამტარები“; ბარათები – დავალებები მცირე ჯგუფებში დამოუკიდებელი მუშაობისთვის; ნახევარგამტარული მოწყობილობების ნაკრები NPP – 2; საჩვენებელი გალვანომეტრი; წყარო DC(4B); დემო გადამრთველი; ელექტრო ნათურა 60-100W სადგამზე; ელექტრო soldering რკინის; დამაკავშირებელი მავთულები.

გაკვეთილის გეგმა:

1. ნასწავლის გამეორება და გაკვეთილის თემის განახლება.
2. თემის მასალის ახსნა.
3. მოსწავლეთა დამოუკიდებელი მუშაობა ჯგუფურად.
4. შეჯამება, საშინაო დავალება.

1. ნასწავლის გამეორება და გაკვეთილის თემის განახლება (6 წთ).

უნდა გვახსოვდეს:

1. რა არის ელექტრო დენი?
2. რა არის მიღებული დენის მიმართულებად?
3. რომელი ნაწილაკების მოძრაობა წარმოქმნის ელექტრო დენს ლითონის გამტარებში?
4. რატომ არ შეიძლება ელექტრული დენი გაჩნდეს დიელექტრიკებში?
5. როგორ ფიქრობთ: არის თუ არა ბუნებაში ნივთიერებები, რომლებიც შუალედურ ადგილს იკავებენ ელექტრული დენის გატარების უნარში?

დიახ, ეს არის ნახევარგამტარები. ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ მათ არ გააჩნდათ რაიმე მნიშვნელოვანი პრაქტიკული მნიშვნელობა. ელექტროინჟინერიასა და რადიოინჟინერიაში ისინი იყენებდნენ ექსკლუზიურად დირიჟორებს და დიელექტრიკებს. მაგრამ სიტუაცია მკვეთრად შეიცვალა, როდესაც თეორიულად და შემდეგ პრაქტიკულად, ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობის კონტროლის შესაძლებლობა აღმოაჩინეს.

რა არის მთავარი განსხვავება ნახევარგამტარებსა და გამტარებს შორის და მათი სტრუქტურის რა მახასიათებლებმა შესაძლებელი გახადა ნახევარგამტარული მოწყობილობების ფართო გამოყენება თითქმის ყველაში. ელექტრონული მოწყობილობები, რაც შესაძლებელს გახდის მნიშვნელოვნად გაზარდოს მათი საიმედოობა, მნიშვნელოვნად შეამციროს მათი ზომები და კიდევ შექმნას ახლები, რომლებზეც მხოლოდ ოცნება შეიძლება: შექმნა მობილური ტელეფონები, მინიატურული კომპიუტერები და ა.შ.

1. თემის მასალების ახსნა (15 წთ)

1. ნახევარგამტარების განმარტება

ნივთიერებების დიდი კლასი, რომელთა წინაღობა აღემატება გამტარებს, მაგრამ ნაკლებია ვიდრე დიელექტრიკები და ძალიან მკვეთრად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

მათ შორისაა პერიოდული ცხრილის ელემენტები: გერმანიუმი, სილიციუმი, სელენი, ტელურუმი, ინდიუმი, დარიშხანი, ფოსფორი, ბორი და ა.შ. ზოგიერთი ნაერთები: ღორის სულფიდი, კადმიუმის სულფიდი, სპილენძის ოქსიდი და ა.შ.

1. ნახევარგამტარების სტრუქტურა.

1. სილიციუმის კრისტალური მედის ატომური სტრუქტურა (პროექცია ეკრანზე);
2. წყვილ-ელექტრონული ბმების დარღვევა გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ: ტემპერატურის მომატება, განათება.

ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობის დამოკიდებულების ჩვენება:

RT 10k FS – K1

1. სუფთა ნახევარგამტარის ელექტრონული გამტარობა (პროექცია)
2. ხვრელის გამტარობა (პროექცია)

ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ხვრელები არ არის ნამდვილი ნაწილაკები. ორივე ტიპის ნახევარგამტარულ გამტარობაში მოძრაობს მხოლოდ ვალენტური ელექტრონები. გამტარობა ერთმანეთისგან განსხვავდება მხოლოდ ელექტრონების მოძრაობის მექანიზმით. ელექტრონული გამტარობა გამოწვეულია თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობის მიმართულებით, ხოლო ხვრელების გამტარობა გამოწვეულია შეკრული ელექტრონების მოძრაობით, რომლებიც მოძრაობენ ატომიდან ატომში, მონაცვლეობით ცვლიან ერთმანეთს ჩალიჩებში, რაც უდრის ხვრელების მოძრაობას საპირისპირო მიმართულებით.

ამრიგად, ნახევარგამტარებში არის ორი ტიპის მატარებელი - ელექტრონები და ხვრელები, რომელთა კონცენტრაციები სუფთა ნახევარგამტარებში იგივეა - მათი გამტარობა მცირეა.

1. მინარევების გამტარობა (პროექცია)

ნახევარგამტარების გამტარობა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მათ კრისტალებში მინარევების არსებობაზე:

1. დონორის მინარევები - ხუთვალენტიანი ელემენტები, რომლებიც ადვილად აძლევენ ელექტრონებს (As, P) უზრუნველყოფენ ელექტრონების რაოდენობრივ უპირატესობას ხვრელების მიმართ, რაც ქმნის n ტიპის გამტარობას;
2. მიმღები მინარევები არის სამვალენტიანი ელემენტები (In, B), რომლებიც იღებენ თავისუფალ ელექტრონებს და ქმნიან ხვრელებს. იქმნება p ტიპის გამტარობა.

მინარევების და n-ტიპის და p-ტიპის გამტარობის ჩვენება:

n – ტიპი p – ტიპი

განსაკუთრებით საინტერესოა დენის დინება არა ცალკე n-ტიპის ან p-ტიპის ნახევარგამტარებში, არამედ ორი ნახევარგამტარის შეხების გზით. სხვადასხვა სახისგამტარობა.

1. მოსწავლეთა დამოუკიდებელი მუშაობა ჯგუფებში (20 წთ)

შემოთავაზებულია ნებაყოფლობით საფუძველზე 4 მოსწავლისგან შემდგარი ჯგუფის შექმნა (ეს უნდა გაკეთდეს გაკვეთილის დაწყებამდე, რათა თავიდან აიცილოთ ქაოტური მოძრაობა ოთახში და დროის დაკარგვა).

თითოეულ ჯგუფს ეძლევა დავალება შესასრულებლად. შეიცავს კითხვებს ხარისხის ამოცანებისხვადასხვა დონეზე, შექმნილია როგორც წერილობით, ასევე ზეპირი პასუხებისთვის.

1. შეჯამება

ჩვენ ვუსმენთ ჯგუფის წარმომადგენლების პასუხებს ამ თემის მთავარ კითხვებზე და ვასწორებთ შესაძლო შეცდომებს. ჩვენ ვაგროვებთ წერილობით ანგარიშებს. ნამუშევარს ვაძლევთ შეფასებებს თემის მეორე ნაწილის შესწავლისა და განმეორებითი დავალებების შესრულების შემდეგ, ჯგუფის თითოეული მოსწავლის KTU-ს გათვალისწინებით.

საშინაო დავალება: § 113; სახელმძღვანელოს §114.

შრომის მომზადების გაკვეთილის გეგმა.

კლასი 9

განყოფილების თემა: ელექტროტექნიკა და ელექტრონიკის საფუძვლები. (3 საათი)
გაკვეთილის თემა No27: ნახევარგამტარული მოწყობილობები.

სამიზნე: გაეცანით ნახევარგამტარულ მოწყობილობებს.

გაკვეთილის პროგრესი:
1. საორგანიზაციო ნაწილი 3 წთ.
ა) მისალმება.
ბ) დაუსწრებელთა გამოვლენა.
გ) დაფარული მასალის გამეორება.
დ) გაკვეთილის თემის გამოცხადება. ჩაწერეთ გაკვეთილის თემა რვეულებში.
ე) მიზნებისა და გაკვეთილის გეგმის მოსწავლეებისთვის გაცნობა.

2.დაფარული მასალის გამეორება -7 წთ.

რა არის ელექტროსამონტაჟო სამუშაოების ძირითადი ტიპები?

რა არის გამტარი მასალები?

გამტარი მასალების გამოყენება?

3. ახალი მასალის შესწავლა 10 წთ.

ნახევარგამტარული მოწყობილობები ეწოდება მოწყობილობებს, რომელთა მოქმედება ემყარება ნახევარგამტარული მასალების თვისებების გამოყენებას

ნახევარგამტარული მოწყობილობები მოიცავს :

- ინტეგრირებული სქემები (ჩიპები)

ნახევარგამტარული დიოდები (ვარიკაპების, ზენერის დიოდების, შოთკის დიოდების ჩათვლით),

ტირისტორები, ფოტოთირისტორები,

ტრანზისტორები,

დამუხტვასთან დაკავშირებული მოწყობილობები

ნახევარგამტარული მიკროტალღური მოწყობილობები (Gunn დიოდები, ზვავის დიოდები),

ოპტოელექტრონული მოწყობილობები (ფოტორეზისტორები, ფოტოდიოდები, მზის უჯრედები, ბირთვული გამოსხივების დეტექტორები, LED-ები, ნახევარგამტარული ლაზერები, ელექტროლუმინესცენტური ემიტერები),

თერმისტორები, ჰოლის სენსორები.

მთავარი ნახევარგამტარული მოწყობილობების წარმოების მასალებია სილიციუმი (Si), სილიციუმის კარბიდი (SiC), გალიუმი და ინდიუმის ნაერთები.

ელექტრული გამტარობა ნახევარგამტარები დამოკიდებულია მინარევების არსებობაზე და გარე ენერგიის ზემოქმედებაზე (ტემპერატურა, რადიაცია, წნევა და ა.შ.). დენის დინება განისაზღვრება ორი ტიპის მუხტის მატარებლით - ელექტრონები და ხვრელები. დამოკიდებულია იმაზე ქიმიური შემადგენლობაგანასხვავებენ სუფთა და უწმინდურ ნახევარგამტარებს.

ნახევარგამტარები

4. პრაქტიკული სამუშაო 18 წთ.
ამის გაკეთების ერთ-ერთი გზაა ოჰმეტრით წინააღმდეგობის გაზომვა ემიტერსა და კოლექტორის ტერმინალებს შორის ბაზის კოლექტორთან შეერთებისას და ბაზის ემიტერთან შეერთებისას. ამ შემთხვევაში, კოლექტორის დენის წყარო გათიშულია წრედიდან. თუ ტრანზისტორი მუშაობს გამართულად, პირველ შემთხვევაში ომმეტრი აჩვენებს დაბალ წინააღმდეგობას, მეორეში - რამდენიმე ასეული ათასი ან ათიათასობით ომის ბრძანებით.

ნახევარგამტარი დიოდი - ნახევარგამტარული მოწყობილობა ერთი ელექტრული შეერთებით და ორი ტერმინალით (ელექტროდი). სხვა ტიპის დიოდებისგან განსხვავებით, ნახევარგამტარული დიოდის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება pn შეერთების ფენომენს.

ნახევარგამტარული დიოდის ტესტირება

AMM-ის გამოყენებით დიოდების ტესტირებისას უნდა იქნას გამოყენებული გაზომვის ქვედა ლიმიტები. სამუშაო დიოდის შემოწმებისას, წინა მიმართულებით წინააღმდეგობა იქნება რამდენიმე ასეული Ohms, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით - უსასრულოდ დიდი წინააღმდეგობა. თუ დიოდი გაუმართავია, AMM აჩვენებს წინააღმდეგობას 0-თან ახლოს ორივე მიმართულებით ან შესვენებას დიოდის დაშლის შემთხვევაში. წინა და საპირისპირო მიმართულებით გადასვლების წინააღმდეგობა განსხვავებულია გერმანიუმის და სილიკონის დიოდებისთვის.

5. გაკვეთილის შეჯამება 2 წთ.
6. სამუშაო ადგილების დასუფთავება 5 წთ.

გაკვეთილი 10/10

საგანი. ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში

გაკვეთილის მიზანი: ჩამოყალიბდეს იდეა ნახევარგამტარებში თავისუფალი ელექტრული მუხტის მატარებლების შესახებ და ნახევარგამტარებში ელექტრული დენის ბუნება.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილი ახალი მასალის შესწავლაზე.

გაკვეთილის გეგმა

ცოდნის კონტროლი		1. ელექტრული დენი მეტალებში. 2. ელექტრო დენი ელექტროლიტებში. 3. ფარადეის კანონი ელექტროლიზისთვის. 4. ელექტრული დენი გაზებში
დემონსტრაციები		ვიდეოს ფრაგმენტები "ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში"
ახალი მასალის სწავლა		1. მუხტის მატარებლები ნახევარგამტარებში. 2. ნახევარგამტარების მინარევის გამტარობა. 3. ელექტრონულ ხვრელში გადასვლა. 4. ნახევარგამტარული დიოდები და ტრანზისტორები. 5. ინტეგრირებული სქემები
ნასწავლი მასალის განმტკიცება		1. ხარისხობრივი კითხვები. 2. პრობლემების გადაჭრის სწავლა

ახალი მასალის სწავლა

ნახევარგამტარების წინაღობა ოთახის ტემპერატურაზე აქვს მნიშვნელობები, რომლებიც ფართო დიაპაზონშია, ანუ 10-3-დან 107 Ohmm-მდე და იკავებს შუალედურ პოზიციას ლითონებსა და დიელექტრიკებს შორის.

Ø ნახევარგამტარები არის ნივთიერებები, რომელთა წინაღობა ძალიან სწრაფად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ნახევარგამტარები მოიცავს ბევრს ქიმიური ელემენტები(ბორი, სილიციუმი, გერმანიუმი, ფოსფორი, დარიშხანი, სელენი, ტელურუმი და ა.შ.), მინერალების, შენადნობების და ქიმიური ნაერთების უზარმაზარი რაოდენობა. ჩვენს ირგვლივ სამყაროში თითქმის ყველა არაორგანული ნივთიერება ნახევარგამტარია.

საკმარისად დაბალ ტემპერატურაზე და გარე გავლენის არარსებობისას (როგორიცაა განათება ან გათბობა), ნახევარგამტარები არ ატარებენ ელექტრო დენს: ამ პირობებში, ნახევარგამტარებში ყველა ელექტრონი შეკრულია.

თუმცა, ბმა ელექტრონებსა და მათ ატომებს შორის ნახევარგამტარებში არ არის ისეთი ძლიერი, როგორც დიელექტრიკებში. ტემპერატურის ზრდის შემთხვევაში, ისევე როგორც კაშკაშა განათებისას, ზოგიერთი ელექტრონი იშლება მათი ატომებიდან და ხდება თავისუფალი მუხტი, ანუ მათ შეუძლიათ გადაადგილება მთელ ნიმუშში.

ამის გამო ნახევარგამტარებში ჩნდება უარყოფითი მუხტის მატარებლები – თავისუფალი ელექტრონები.

Ø ელექტრონების მოძრაობის გამო ნახევარგამტარის გამტარობას ელექტრონული ეწოდება.

როდესაც ელექტრონი ატომიდან ამოღებულია, ამ ატომის დადებითი მუხტი ხდება არაკომპენსირებული, ანუ ამ ადგილას ჩნდება დამატებითი დადებითი მუხტი. ამ დადებით მუხტს "ხვრელი" ეწოდება. ატომს, რომლის მახლობლადაც წარმოიქმნა ხვრელი, შეუძლია წაართვას შეკრული ელექტრონი მეზობელ ატომს, ხოლო ხვრელი გადავა მეზობელ ატომში და ატომს, თავის მხრივ, შეუძლია ხვრელის შემდგომი „გადაცემა“.

შეკრული ელექტრონების ეს "რელეური" მოძრაობა შეიძლება ჩაითვალოს ხვრელების მოძრაობად, ანუ დადებით მუხტებად.

Ø ხვრელების მოძრაობის გამო ნახევარგამტარის გამტარობას ხვრელების გამტარობა ეწოდება.

ამრიგად, განსხვავება ხვრელების გამტარობასა და ელექტრონულ გამტარობას შორის მდგომარეობს იმაში, რომ ელექტრონული გამტარობა განპირობებულია თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობით ნახევარგამტარებში, ხოლო ხვრელების გამტარობა გამოწვეულია შეკრული ელექტრონების მოძრაობით.

Ø სუფთა ნახევარგამტარში (მინარევების გარეშე) ელექტრული დენი ქმნის იმავე რაოდენობის თავისუფალ ელექტრონებსა და ხვრელებს. ამ გამტარობას ეწოდება ნახევარგამტარების შინაგანი გამტარობა.

თუ სუფთა მდნარ სილიკონს დაამატებთ მცირე რაოდენობით დარიშხანს (დაახლოებით 10-5%), გამკვრივების შემდეგ წარმოიქმნება ჩვეულებრივი სილიციუმის ბროლის ბადე, მაგრამ ზოგიერთ მედის ადგილას სილიციუმის ატომების ნაცვლად იქნება დარიშხანის ატომები.

ცნობილია, რომ დარიშხანი ხუთვალენტიანი ელემენტია. ქოთრივალენტური ელექტრონები ქმნიან დაწყვილებულ ელექტრონულ კავშირებს მეზობელ სილიციუმის ატომებთან. მეხუთე ვალენტურ ელექტრონს არ ექნება საკმარისი კავშირი და ის სუსტად იქნება მიბმული დარიშხანის ატომთან, რომელიც ადვილად ხდება თავისუფალი. შედეგად, ყოველი მინარევის ატომი მისცემს ერთ თავისუფალ ელექტრონს.

Ø მინარევებს, რომელთა ატომები ადვილად თმობენ ელექტრონებს, ეწოდება დონორები.

სილიციუმის ატომების ელექტრონები შეიძლება გახდეს თავისუფალი და წარმოქმნას ხვრელი, ასე რომ, როგორც თავისუფალი ელექტრონები, ასევე ხვრელები შეიძლება არსებობდნენ კრისტალში ერთდროულად. თუმცა, ბევრჯერ მეტი თავისუფალი ელექტრონი იქნება, ვიდრე ხვრელები.

ნახევარგამტარებს, რომლებშიც მთავარი მუხტის მატარებლები არიან ელექტრონები, ეწოდება n-ტიპის ნახევარგამტარები.

თუ მცირე რაოდენობით სამვალენტიანი ინდიუმი დაემატება სილიციუმს, შეიცვლება ნახევარგამტარის გამტარობის ბუნება. ვინაიდან ინდიუმს აქვს სამი ვალენტური ელექტრონი, მას შეუძლია შექმნას კოვალენტური ბმები მხოლოდ სამ მეზობელ ატომთან. არ არის საკმარისი ელექტრონი მეოთხე ატომთან კავშირის დასამყარებლად. ინდიუმი "სესხებს" ელექტრონს მეზობელი ატომებისგან, რის შედეგადაც თითოეული ინდური ატომი ქმნის ერთ ვაკანტურ ადგილს - ხვრელს.

Ø მინარევებს, რომლებიც „იჭერენ“ ელექტრონებს ნახევარგამტარების კრისტალური ბადის ატომებიდან, ეწოდება მიმღები მინარევები.

მიმღების მინარევების შემთხვევაში, ძირითადი მუხტის მატარებლები, როდესაც ელექტრული დენი გადის ნახევარგამტარში, არის ხვრელები. ნახევარგამტარებს, რომლებშიც ძირითადი მუხტის მატარებლები არიან ხვრელები, ეწოდება p-ტიპის ნახევარგამტარები.

თითქმის ყველა ნახევარგამტარი შეიცავს როგორც დონორს, ასევე მიმღებს. ნახევარგამტარის გამტარობის ტიპი განისაზღვრება მინარევით მუხტის მატარებლების უფრო მაღალი კონცენტრაციით - ელექტრონები და ხვრელები.

შესაბამისად, n-ტიპის და p-ტიპის ნახევარგამტარებს შორის ინტერფეისის გასწვრივ, ელექტრული დენი მიედინება მხოლოდ ერთი მიმართულებით - p-ტიპის ნახევარგამტარიდან n-ტიპის ნახევარგამტარამდე.

იგი გამოიყენება მოწყობილობებში, რომლებსაც დიოდები ეწოდება.

ნახევარგამტარული დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად (ამ დენს უწოდებენ ალტერნატიულ დენს), ასევე LED-ების დასამზადებლად. ნახევარგამტარის გამომსწორებლებს აქვთ მაღალი საიმედოობა და ხანგრძლივი მომსახურების ვადა.

ნახევარგამტარული დიოდები ფართოდ გამოიყენება რადიო მოწყობილობებში: რადიოები, VCR, ტელევიზორები, კომპიუტერები.

ნახევარგამტარების კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი გამოყენება იყო ტრანზისტორი. იგი შედგება ნახევარგამტარების სამი ფენისგან: კიდეების გასწვრივ არის ერთი ტიპის ნახევარგამტარები, ხოლო მათ შორის არის სხვა ტიპის ნახევარგამტარის თხელი ფენა. ტრანზისტორების ფართო გამოყენება განპირობებულია იმით, რომ მათი გამოყენება შესაძლებელია ელექტრული სიგნალების გასაძლიერებლად. აქედან გამომდინარე, ტრანზისტორი გახდა მრავალი ნახევარგამტარული მოწყობილობის მთავარი ელემენტი.

ნახევარგამტარული დიოდები და ტრანზისტორები არის ძალიან რთული მოწყობილობების სამშენებლო ბლოკები, რომელსაც ეწოდება ინტეგრირებული სქემები.

მიკროჩიპები დღეს „მუშაობს“ კომპიუტერებსა და ტელევიზორებში, მობილურ ტელეფონებსა და ხელოვნურ თანამგზავრებში, მანქანებში, თვითმფრინავებში და სარეცხ მანქანებშიც კი. ინტეგრირებული წრე მზადდება სილიკონის ვაფლზე. ფირფიტის ზომა არის მილიმეტრიდან სანტიმეტრამდე და ერთი ასეთი ფირფიტა იტევს მილიონამდე კომპონენტს - პაწაწინა დიოდებს, ტრანზისტორებს, რეზისტორებს და ა.შ.

ინტეგრირებული სქემების მნიშვნელოვანი უპირატესობებია მაღალი სიჩქარე და საიმედოობა, ასევე დაბალი ღირებულება. ამის წყალობით, ინტეგრირებული სქემების საფუძველზე, შესაძლებელი გახდა რთული, მაგრამ ხელმისაწვდომი მრავალი მოწყობილობის, კომპიუტერისა და თანამედროვე საყოფაცხოვრებო ტექნიკის შექმნა.

კითხვები სტუდენტებისთვის ახალი მასალის პრეზენტაციის დროს

პირველი დონე

1. რა ნივთიერებები შეიძლება კლასიფიცირდეს ნახევარგამტარებად?

2. რომელი დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა ქმნის დენს ნახევარგამტარებში?

3. რატომ არის ასე დამოკიდებული ნახევარგამტარების წინააღმდეგობა მინარევების არსებობაზე?

4. როგორ იქმნება p-n შეერთება? რა თვისება აქვს p-n შეერთებას?

5. რატომ ვერ გაივლიან თავისუფალი მუხტის მატარებლები ნახევარგამტარის p-n შეერთებას?

მეორე დონე

1. დარიშხანის მინარევების გერმანიუმში შეყვანის შემდეგ გაიზარდა გამტარ ელექტრონების კონცენტრაცია. როგორ შეიცვალა ხვრელების კონცენტრაცია?

2. რა გამოცდილების გამოყენებით შეგიძლიათ შეამოწმოთ ნახევარგამტარული დიოდის ცალმხრივი გამტარობა?

3. შესაძლებელია თუ არა p-n შეერთების მიღება გერმანიუმში ან სილიციუმში კალის შერწყმით?

ნასწავლი მასალის მშენებლობა

1. როგორი გამტარობა (ელექტრონული თუ ხვრელი) აქვს გალიუმით დოპირებული სილიკონს? ინდოეთი? ფოსფორი? ანტიმონი?

2. როგორი გამტარობა (ელექტრონული თუ ხვრელი) ექნება სილიციუმს, თუ მას ფოსფორი დაემატება? ბორი? ალუმინის? დარიშხანი?

3. როგორ შეიცვლება სილიციუმის ნიმუშის წინააღმდეგობა ფოსფორის შერევით, თუ მასში შეყვანილია გალიუმის ნარევი? ფოსფორისა და გალიუმის ატომების კონცენტრაცია იგივეა. (პასუხი: გაიზრდება)

რაც ვისწავლეთ გაკვეთილზე

· ნახევარგამტარები არის ნივთიერებები, რომელთა წინაღობა ძალიან სწრაფად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

· ელექტრონების მოძრაობის გამო ნახევარგამტარის გამტარობას ელექტრონული ეწოდება.

· ხვრელების მოძრაობის გამო ნახევარგამტარის გამტარობას ხვრელების გამტარობა ეწოდება.

· მინარევებს, რომელთა ატომები ადვილად თმობენ ელექტრონებს, დონორებს უწოდებენ.

· ნახევარგამტარებს, რომლებშიც მთავარი მუხტის მატარებლები არიან ელექტრონები, n-ტიპის ნახევარგამტარები ეწოდება.

· მინარევებს, რომლებიც „იჭერენ“ ელექტრონებს ნახევარგამტარების კრისტალური ბადის ატომებიდან, ეწოდება მიმღები მინარევები.

· ნახევარგამტარებს, რომლებშიც ძირითადი მუხტის მატარებლები არიან ხვრელები, ეწოდება p-ტიპის ნახევარგამტარები.

ორი ნახევარგამტარის კონტაქტი სხვადასხვა სახისგამტარობას აქვს დენის კარგად გატარების თვისებები ერთი მიმართულებით და ბევრად უარესი საპირისპირო მიმართულებით, ანუ აქვს ცალმხრივი გამტარობა.

Riv1 No6.5; 6.7; 6.15; 6.17.

Riv2 No 6.16; 6.18; 6.24, 6.25.

Riv3 No. 6.26, 6.28; 6.29; 6.30.

3. D: მოემზადეთ დამოუკიდებელი მუშაობა № 4.

ფეისბუქი

Twitter

VKontakte

კლასელები

Google+