Презентация "Электрический ток в полупроводниках" по физике – проект, доклад

Электрический ток в различных средах

Электрический ток в металлах

Все металлы являются проводниками электрического тока. Строение металлов – пространственная кристаллическая решетка, узлы которой совпадают с центрами + ионов, а вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны В металлах - электронная проводимость Электрическим током в металлах называют упорядоченное движение свободных электронов Опыт Л.И. Мандельштама и Н.Д. Папалекси (1913) экспериментально доказывает электронную проводимость металлов.

Сила тока в проводнике

I

Зависимость силы тока от напряжения (ВАХ) в проводнике определяется законом Ома

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Применение тока в металлах:

Передача электроэнергии от источника к потребителям В электродвигателях и генераторах В нагревательных приборах

Электрический ток в полупроводниках

Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых убывает с повышением температуры К полупроводникам относятся кремний, германий, селен и др. Связь между атомами – парноэлектронная, или ковалентная При низких температурах связи не разрываются

Проводимость полупроводников

При повышении температуры происходит разрыв связи: образуются свободные электроны и вакантные места с недостающими электронами – дырки В чистых полупроводниках –собственная проводимость (электронно - дырочная) . Донорные примеси - это примеси, отдающие лишний валентный электрон Полупроводники с донорными примесями обладают электронной проводимостью и называются полупроводниками n–типа. Акцепторные примеси – это примеси, у которых не достает электронов для образования полной ковалентной связи с соседними атомами. Полупроводники с акцепторными примесями обладают дырочной проводимостью и называются полупроводниками p-типа.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разряжения газа, при которой можно считать, что длина свободного пробега молекул превышает линейные размеры сосуда.

Электрический ток в вакууме отсутствует, т.к. нет свободных носителей заряда. Термоэлектронная эмиссия – испускание электронов нагретыми телами. Ток в вакууме осуществляется за счет термоэлектронной эмиссии и представляет собой направленное движение электронов от катода к аноду.

Вакуумный диод – пробор с односторонней проводимостью.

Нелинейность ВАХ объясняется тем что: свободные электроны испускаются катодом в ограниченном количестве; на движение электронов оказывает влияние поле пространственного заряда электронного облака у катода.

Электронные пучки Если в аноде электронной лампы сделать отверстие, то часть электронов, ускоренных электрическим полем, пролетит в отверстие, образуя за анодом электронный пучок.

Электрический ток в жидкостях

Электролиты – растворы солей, кислот и щелочей. Электролитическая диссоциация – распад молекул электролита на ионы под действием растворителя. CuSO4 = Cu2+ +SO42- Электролиты обладают ионной проводимостью. При ионной проводимости прохождение тока сопровождается переносом вещества. Расплавы металлов, ртуть обладают электронной проводимостью.

Электролиз – процесс выделения вещества на электродах, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.

Закон Фарадея

Применение электролиза Очистка металлов от примесей (получение чистой меди, алюминия из расплава бокситов). Гальваностегия – покрытие изделий тонким слоем металлов (никелирование, хромирование…). Гальванопластика – получение металлических копий с рельефных поверхностей (Б.С. Якоби применил в 1836г. для изготовления полых фигур для Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге).

Электрический ток в газах Процесс протекания электрического тока через газ называется газовым разрядом

Газы в нормальных условиях – диэлектрики (состоят их нейтральных молекул и атомов) Внешние ионизаторы (ультрафиолетовое, рентгеновское, радиоактивное излучения, сильное нагревание) вызывают распад части молекул на положительные ионы и электроны; также могут образовываться отрицательные ионы при присоединении электронов к нейтральным атомам. Ионизация – распад атомов на положительные ионы и электроны. Рекомбинация – обратный процесс, т.е. процесс нейтрализации ионов.

В газах электронно-ионная проводимость

Несамостоятельный и самостоятельный разряды

Несамостоятельный газовый разряд происходит под действием внешнего ионизатора (участки I и II на ВАХ). Насыщение (участок II) – все образующиеся заряженные частицы достигают электродов. Самостоятельный газовый разряд – продолжается без внешнего ионизатора (участок III). Ионизация осуществляется электронным ударом. Возможна при условии (m,v – масса и скорость электрона; Аi – работа ионизации), поэтому осуществляется при большой напряженности электрического поля и\или при высокой температуре.

Различные типы самостоятельного разряда