Дополнительный материал: триод

Сеточная характеристика триода.

Характеристики вакуумного триода:

· Рабочая точка (Р).

· Крутизна при U _А = пост.

· Внутреннее сопротивление при U_с = пост.

· Коэффициент усиления при I_А = пост.

Усилитель низкой частоты на триоде: U_н = I R_н.

Задачи:

1. Электронная лампа триод имеет внутреннее сопротивление 3 кОм и крутизну характеристики 3 мА/В. Найти коэффициент усиления этой лампы.

2. Найти крутизну характеристики лампы и среднее внутреннее сопротив­ление ее на участке изменения анодного напряжения от 55 до 80 В, вызывающего изменение анодного тока от 40 до 70 мА, если коэффициент усиления 1.

Вопросы:

1. Если соединить проводником анод с сеткой триода, то сила тока резко возрастает. Почему?

2. Почему возрастает сила тока, если соединить катод с сеткой?

3. Если коснуться пальцем сетки, то сила тока убывает. Почему?

4. Что произойдет, если коснуться сетки лампы наэлектризованной палочкой?

"Полупроводниками... будут называться проводники... сопротивление которых очень сильно уменьшается с температурой".

И. Кенигсбергер

Урок 52/3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учеников с полупроводниками, выяснить при­роду свободных носителей заряда в них, характер собственной и при­месной проводимости.

ТИП УРОКА: комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: набор полупроводников, выпрямитель ВС-24, гальванометр от амперметра, кинофильм "Полупроводниковые диоды и стабилитроны".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный: 1. Электронные пучки и их свойства. 2. Электронно-лучевая трубка.

Задача:

1. Определить ускорение, время движения и конечную скорость электронов у анода вакуумного диода, если их скорость у катода равна нулю, напряжение между катодом и анодом 300 В, а расстояние между ними 1 см. Электрическое поле считать однородным.

III. Место полупроводников в периодической таблице. Сравнение удель­ных сопротивлений металлов, полупроводников и изоляторов (Справочник по физике и технике, Табл. 167 и Табл. 172). На сколько порядков отличаются удельные сопротивления германия и парафина?, кремния и резины?.

Существуют ли еще способы отличить твердый полупроводник от металла?

"Недавно я наткнулся на необычный случай,... который находится в прямом противоречии с влиянием тепла на обычные металлы..."

Фарадей

Демонстрация зависимости сопротивления полупроводника от температуры и освещенности.

Поэтому полупроводники и называют полупроводниками, что при достаточ­но высоких температурах они являются проводниками, а при низких - диэлектриками. Другие свойства полупроводников: величина удельного сопротивления от 10^-8 до 10 Ом·м, чувствительность к свету, большое значение термо-ЭДС относительно металлов, эффектом выпрямления тока на контактах. Внутреннее строение полупроводника на примере кремния. Атом кремния.

Парноэлектронная (ковалентная) связь (моделирование на магнитной доске).

Энергетическая щель диэлектрика (∆Е) - минимальная энергия, необхо­димая для того, чтобы оторвать электрон от атома диэлектрика и превратить его в свободный. Примеры: у алмаза ∆Е = 7 эВ, у герма­ния ∆Е = 0,72 эВ, у графита валентная зона и зона проводимости перекрываются. Значение энергетической щели зависит от структуры решетки и свойств атомов; лежит в пределах от нуля /металлы/ до десятков электрон-вольт (диэлектрики). Энергия квантов света 1,6 – 3 эВ. Электроны и дырки. Рекомбинация дырок и излучение света. Характер теплового движения электронов и дырок, зависимость их концентрации от температуры и освещенности.

Электрическое поле в полупроводнике (рисунок на доске). Дрейф элек­тронов и дырок. Ток электронов и ток дырок (аналогия с перемещением пустых мест в кинотеатре, если зрители с первого ряда переходят на сцену, а их места занимают зрители следующего ряда). Собственная проводимость полупроводников. Вольтамперная характеристика чистого полупроводника.

Полупроводники, как принцессы на горошине, очень чувствительны к примесям. Примесная проводимость. Способы легирования полу­проводника примесью.

Если в кусок кремния (рисунок на доске), содержащий 20 электронов и 20 дырок, добавить 1000000 атомов мышьяка (донорная примесь), то в полупроводнике с такой примесью (n – типа) будет 1000020 электронов и 20 дырок (на самом деле дырок будет гораздо меньше из-за рекомби­нации с электронами). Демонстрации с полупроводником n-типа (от лат. negativus- отрицательный).

Если в кусок кремния, содержащий 20 электронов и 20 дырок, добавить 1000000 атомов индия (акцепторная примесь), то в полупроводнике с такой примесью (р - типа) будет 20 электронов и 1000020 дырок /элек­тронов будет гораздо меньше из-за рекомбинации с дырками/.

IV. Демонстрация кинофильма.

V. §§ 71,72

Дополнительная информация: Схема работы ксерокса такова: слою полу­проводника сообщается электрический заряд, и тут же на него проецируют изображение. Проводимость освещенных участков возрастает, и заряд с них стекает на металлическую подложку. Порошку сообщается заряд про­тивоположного знака, и он прилипает к тем участкам полупроводникового слоя, где сохранился электрический заряд. Остается перенести изобра­жение на бумагу и закрепить его, что достигается нагреванием.

Фотоэлектромагнитный эффект. При падении света на пластинку из закиси меди в цепи возникает электрический ток. На освещаемой поверхности под действием света образуются электроны и дырки, их концентрация увеличивается и они диффундируют в глубь полупроводника. Перемещаясь в магнитном поле, они отклоняются соответственно вниз и вверх, при этом возникает фотоэлектрическая ЭДС порядка 20 – 30 В.