МіністерствоНауки та Освіти
України
Реферат натему:
Застосуваннянапівпровідникових приладів
Виконав:
учень 10-В класу
Середньої Загальноосвітній
Школи № 94
Гладков Євген
Перевірила:
Іванова
Ольга Петрівна
р. Харків,2004.
Напівпровідникові прилади- Різні по конструкції, технології виготовлення і функціональномупризначенням електронні прилади, засновані на використанні властивостейнапівпровідників. До напівпровідниковим приладам відносять також напівпровідниковімікросхеми, які являють собою монолітні закінчені функціональнівузли (підсилювач, тригер, набір елементів), всі компоненти якихвиготовляються в єдиному технологічному процесі.
Напівпровідники -речовини, електронна провідність яких має проміжне значення міжпровідністю провідників і діелектриків. До напівпровідників відноситься обширнагрупа природних і синтетичних речовин різної хімічної природи,твердих і рідких, з різними механізмами провідності. Найбільш перспективниминапівпровідниками в сучасній техніці є так звані електроннінапівпровідники, провідність яких обумовлена ​​рухом електронів. Однак ввідміну від металевих провідників концентрація вільних електронів внапівпровідниках дуже мала і зростає з підвищенням температури, ніжпояснюється їх знижена провідність і специфічна залежність від питомоїопору і температури: якщо у металевих провідників при нагріванніелектричний опір підвищується, то у напівпровідників воно знижується.Збільшення концентрації вільних електронів з підвищенням температурипояснюється тим, що зі збільшенням інтенсивності теплових коливань атомівнапівпровідників все більша кількість електронів зривається з зовнішніх оболонокцих атомів і отримує можливість переміщатися по об'єму напівпровідника. Вперенесення електрики через напівпровідники, крім вільних електронів можутьбрати участь місця, що звільнилися від перейшли у вільний станелектронів - так звані дірки.
Тому й вільніелектрони і дірки називають носіями електричного заряду, причому дірціприписують позитивний заряд, рівний заряду електрона. В ідеальномунапівпровіднику утворення вільних електронів і дірок відбуваєтьсяодночасно, парами, а тому концентрації електронів і дірок однакові.Введення ж в напівпровідник певних домішок здатне привести до збільшенняконцентрації носіїв одного знака і сильно підвищити провідність. Цевідбувається за умови, що на зовнішній оболонці атомів домішки знаходиться наодин електрон більше (донорні домішки) або на один електрон менше(Акцепторні домішки), ніж у атомів вихідного напівпровідника. У першому випадкудомішкові атоми (донори) легко віддають зайвий електрон, а в другому (акцептори) -забирають відсутній електрон від атомів напівпровідника, створюючи дірку. Длянайбільш поширених напівпровідників (кремнію і германію), що єчетирехвалентних хімічними елементами, донорами служать пятивалентного речовини(Фосфор, миш'як, сурма), а акцепторами - тривалентні (бор, алюміній, індій).В залежності від переважаючого типу носіїв домішкові напівпровідники ділятьна напівпровідники електронного (п-типу) і діркового (р-типу).
Залежністьелектропровідності напівпровідника від різних зовнішніх впливів служитьосновою різноманітних технічних приладів. Так, зменшення опорувикористовується в термисторах, зменшення опору при освітленні-вфоторезисторах. Поява ЕРС при проходженні струму через напівпровідник,поміщений в магнітне поле (ефект Холла) застосовується для вимірювання магнітнихполів, потужності і т.д. Особливо цінними властивостями володіють неодноріднінапівпровідники (з мінливих від однієї частини обсягу до іншого провідністю), атакож контакти різних напівпровідників між собою і напівпровідників зметалами. Виникаючі в таких системах ефекти найбільш яскраво проявляються уелектронно-діркових переходів (р-п-переходом). Використання р-п-переходівлежить в основі дії багатьох напівпровідникових приладів: транзистора,напівпровідникового діода, напівпровідникового фотоелемента, термоелектричногогенератора, сонячної батареї.
60-ті - 70-ті роки становлятьепоху напівпровідникової техніки і власне електроніки. Електронікавпроваджується в усі галузі науки, техніки і народного господарства. Будучикомплексом наук, електроніка тісно пов'язана з радіофізикою, радіолокації,радіонавігації, радіоастрономії, радіометеорологіей, радіоспектроскопії,електронної обчислювальної і керуючої технікою, радіоуправлінням навідстані, телевимірювання, квантової радіоелектронікою.
У цей періодтривало подальше удосконалення електровакуумних приладів. Великеувага приділяється підвищенню їх міцності, надійності, довговічності.Розроблялися пальчикові й надмініатюрні лампи, що давало можливістьзнизити габарити установок, налічують велику кількість радіоламп.
Тривали інтенсивніроботи в галузі фізики твердого тіла і теорії напівпровідників, розроблялисяспособи одержання монокристалів напівпровідників, методи їх очищення та введеннядомішок. Великий внесок у розвиток фізики напівпровідників внесла радянськашкола академіка А. Ф. Іоффе.
Напівпровідникові приладишвидко і широко поширилися за 50-е-70-і роки в усі галузі народногогосподарства. У 1926 р. був запропонований напівпровідниковий випрямляч змінногоструму з закису міді. Пізніше з'явилися випрямлячі з селену і сірчистої міді.Бурхливий розвиток радіотехніки (особливо радіолокації) в період другої світовоївійни дало новий поштовх до досліджень в області напівпровідників. Булирозроблені точкові випрямлячі змінних струмів НВЧ на основі кремнію тагерманію, а пізніше з'явилися площинні германієві діоди. У 1948 р.американські вчені Бардін і Браттейн створили германієвий точковий тріод(Транзистор), придатний для посилення і генерування електричних коливань.Пізніше був розроблений кремнієвий точковий тріод. На початку 70-х років точковітранзистори практично не застосовувалися, а основним типом транзистора бувплощинний, вперше виготовлений в 1951 р. До кінця 1952 р. були запропонованіплощинний високочастотний Тетрод, польовий транзистор і інші типинапівпровідникових приладів. У 1953 р. був розроблений дрейфовий транзистор. Вці роки широко розроблялися і досліджувалися нові технологічні процесиобробки напівпровідникових матеріалів, способи виготовлення pn-переходів ісамих напівпровідникових приладів. На початку 70-х років, крім площинних ідрейфових германієвих і кремнієвих транзисторів, знаходили широкепоширення та інші прилади, що використовують властивості напівпровідниковихматеріалів: тунельні діоди, керовані і некеровані чотиришаровіперемикаючі прилади, фотодіоди і фототранзистори, варикапи, терморезистори іт.д.
Розвиток івдосконалення напівпровідникових приладів характеризується підвищенням робочихчастот і збільшенням допустимої потужності. Перші транзистори володілиобмеженими можливостями (граничні робочі частоти порядку сотні кілогерці потужності розсіювання близько 100 - 200 МВт) і могли виконувати лише деякіфункції електронних ламп. Для того ж діапазону частот були створені транзисториз потужністю в десятки ватт. Пізніше були створені транзистори, здатніпрацювати на частотах до 5 МГц і розсіювати потужність близько 5 Вт, а вже в 1972р. були створені зразки транзисторів на робочі частоти 20 - 70 МГц зпотужностями розсіювання, що досягають 100 Вт і більше. Малопотужні ж транзистори(До 0,5 - 0,7 Вт) можуть працювати на частотах понад 500 МГц. Пізніше з'явилисятранзистори, що працюють на частотах близько 1000 МГц. Одночасно велисяроботи з розширення діапазону робочих температур. Транзистори, виготовленіна основі германію, мали спочатку робочі температури не вище +55 Вё 70 В° С, а на основі кремнію - не вище +100 Вё 120 В° С. Створені пізніше зразки транзисторів на арсенідігалію виявилися працездатними при температурах до +250 В° С, і їх робочі частоти в підсумкузбільшилась до 1000 Мгц. Є транзистори на карбіді, що працюють притемпературах до 350 В° С.Транзистори і напівпровідникові діоди з...