Экзаменационные вопросы по физике за курс 10 класса

Если в кремниевый кристалл добавить мышьяка или сурьмы (5 электронов на внешнем уровне), то добавленные атомы, вытеснив некоторые атомы кремния, образуют связи с ближайшими атомами кремния, использовав при этом только 4 из 5 электронов. Вследствие теплового движения все лишние электроны станут свободными. Такая примесь называется донорной. Таким образом, при наличии поля все электроны приходят в упорядоченное движение в кристалле полупроводника, и в нем возникает электронная примесная проводимость. Электроны для такого типа проводимости являются основными носителями заряда.

Если же в кремниевый кристалл добавить каких-либо трехвалентных атомов, то для образования связей с добавленными атомами будет не хватать электронов, и одна связь останется незаполненной => в решетке образуется <дырка>. Примесь такого рода называется акцепторной. В данном случае основные носители заряда - <дырки>.

Отличительной особенностью примесной проводимости является преобладание свободных носителей зарядов определенного типа (электронов или <дырок>). В зависимости от этого различают полупроводники n-типа (<->) и p-типа (<+>).

Рассмотрим границу раздела между полупроводниками n-типа и p-типа, подключенных к одному источнику последовательно, или так называемый p-n-переход:

Вследствие диффузии свободных зарядов через границу областей с разным типов проводимости, на этой границе возникает <запирающая> разность потенциалов: переход оказывается закрыт для основных носителей зарядов.

Если поменять полюса источника, то переход окажется открытым.

На использовании свойств p-n-перехода (односторонней проводимости) основана работа полупроводникового диода - устройства, применяемого в электро- и радиоаппаратуре для выпрямления переменного тока.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода:

Как видно из графика, полупроводниковый диод характеризуется малой проводимостью также и в обратном направлении за счет небольшой концентрации неосновных носителей зарядов в каждой из областей.

Транзистор - полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.

Рассмотрим транзистор p-n-p-типа:

, где ток рекомбинации () можно не учитывать, т. к. из-за небольшой толщины базы в ней находится мало основных носителей зарядов - электронов - для рекомбинации с <дырками> эмиттера.

<Дырки> эмиттера свободно могут проходить на базу, где второй p-n-переход закрыт только для <дырок> коллектора и электронов базы. Но путь для <дырок>, попавших на базу из эмиттера остается открытым, благодаря чему почти все <дырки> эмиттера достигают коллектора. К тому же  => .

Незначительные  колебания входного напряжения U_вх вызывает значительные колебания тока, а, следовательно, и выходного напряжения (т. к. сопротивление R велико)

Коэффициент усиления:

Терморезистор - полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно убывает или возрастает с ростом температуры. Используется в измерителях мощности, устройствах для измерения и регулирования температуры.

Фоторезистор - полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его освещенности. Применяется в устройствах для воспроизведения звука, в следящих системах.

26) Постоянный электрический ток и условия его существования. Источники постоянного тока. Электродвижущая сила.

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц

Постоянный ток - ток, величина и направление которого не изменяется во времени.

За направление электрического тока принимают движение положительно заряженных частиц. О наличии электрического тока можно судить по различным явлениям, которые вызывает ток, называемые действиями электрического тока:

- тепловое действие: проводник, по которому течет ток, нагревается;

- химическое действие: электрический ток может изменять химический состав проводника;

- магнитное действие: к примеру, магнитная стрелка, расположенная вдоль проводника с током, поворачивается перпендикулярно ему.

Магнитное действие является основным, т. к. оно всегда сопровождает ток, когда химическое присутствует только в расплавах и электролитах, а нагревание не характерно для сверхпроводников.

Условия возникновения и поддержания электрического тока:

- наличие свободных заряженных частиц;

- наличие силы, действующей на частицы в определенном направлении.

 Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.