мбінація). Таким чином, дірки? Переміщаються? Як носії позитивного заряду.
P-і n-напівпровідники. P-n-перехід
Чистий напівпровідник має рівне число носіїв заряду обох знаків: число електронів дорівнює числу дірок. Додаючи в напівпровідник невелика кількість домішок, можна створити переважання певних носіїв заряду.
Атом германію, наприклад, має чотири валентних електрони. Вони формують ковалентні зв'язки з чотирма сусідніми атомами кристалічної решітки. Атоми миш'яку мають п'ять валентних електронів. Якщо їх додати до кристалу германію, кожен з цих електронів формує зв'язки з чотирма електронами сусідніх атомів германію. П'ятий електрон залишається вільним, і може переміщуватися через кристал. Це призводить до утворення деякого числа вільних електронів. Такий змішаний напівпровідник називається n-напівпровідником, де «n» означає негативний заряд електрона. Дірок у такому напівпровідник менше, ніж електронів.
Зворотне виходить, якщо до кристалу германію додати тривалентні атоми, наприклад, індій. Кожен з атомів індію в решітці германію оточений чотирма електронами, з трьома з яких формує ковалентні зв'язку, а на місці четвертої зв'язку через відсутність у індію ще одного валентного електрона формується дірка. Таким чином, відбувається величезне збільшення числа дірок. Так формується р-напівпровідник, в якому основними носіями заряду є дірки, або позитивні заряди.
За допомогою спеціального технологічного процесу p-і n-напівпровідники з'єднують між собою, при цьому утворюється pn-перехід. Це з'єднання дуже тонке - порядку 1 мікрометра. Висока концентрація електронів на одній стороні pn-переходу і дірок на іншій стороні змушує їх переміщатися через pn-перехід в протилежних напрямках.
Електрони, які перемістилися на сторону p-напівпровідника, рекомбинируют там з дірками. Ці дірки, отже, зникають, і на стороні p-напівпровідника з'являється надлишковий негативний заряд. Аналогічно в n-напівпровіднику створюється надлишковий позитивний заряд. Результатом цього є формування різниці потенціалів на кордоні напівпровідників обох типів, яка припиняє струм електричних зарядів через pn-перехід. Вузька область в pn-переході, що обмежує струм вільних носіїв заряду, називається замикаючим шаром. Він веде себе як ізолятор.
pn-перехід має однобічну електричну провідність. Електричний струм може пройти через нього тільки в одному напрямку - з p-напівпровідника в n-напівпровідник. Якщо збільшити прикладається різниця потенціалів, струм проходить через pn-перехід?. Таке підключення є пропускним.
Коли напрям електричного струму змінюється на протилежне, через pn-перехід тече мале число носіїв заряду. Це замикає підключення діода в ланцюг. Одностороння електропровідність pn-переходу використовується для випрямлення змінного електричного струму напівпровідниковими діодами.
Напівпровідниковий діод складається з кристала, частина якого n-типу і частина p-типу. Він дозволяє струму проходити тільки в одному напрямку і ефективно блокувати струм в іншому напрямку. Використовується для перетворення змінного електричного струму в постійний струм.
Транзистор
Транзистор використовується як підсилювач електричного струму. Біполярний транзистор зроблений з трьох шарів p-і n-напівпровідників. Вони називаються відповідно емітер (E), база (B) і колектор (C). База навмисне роблять дуже тонкою. Ф...
