ИССЛЕДОВАНИЕ | 1 |
Задача 1. | Перенесите таблицу в рабочие листки и, описав свойства веществ по их электропроводности, завершите её. |
Вещество | Образец | Носители заряда | Удельное сопротивление при нагревании: |
Металлы | |||
Растворы электролитов | |||
Полупроводники | |||
Диэлектрики |
Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Полупроводниками являются вещества, удельное сопротивление которых при комнатной температуре находится в широком диапазоне: 10-3 ÷ 107 Oм • м. Это больше удельного сопротивления металлов (10-8 ÷ 10-6 Oм • м) и меньше удельного сопротивления диэлектриков (1010 ÷ 1016 Oм • м). При температуре, близкой к абсолютному нулю, удельное сопротивление полупроводника очень велико, с ростом температуры оно уменьшается (a). Причина этого заключается в физико-химических свойствах полупроводников. Рассмотрим их.
Полупроводники составляют компактную группу в периодической системе химических элементов (в основном элементы IV ÷ VI групп). Наиболее широко используемыми в науке и технике полупроводниками являются германий и кремний. Эти элементы обладают 4-мя
валентными электронами. Поэтому в кристалле каждый атом образует 4 ковалентные связи с соседними атомами. Электронные оболочки ближайших атомов, перекрывая друг друга, образуют парно-электронную связь (b).
В полупроводниковом кристалле такие связи достаточно прочны и при низких температурах, можно сказать, свободные электроны в полупроводниках не образуются. Это значит, что при низких температурах удельное сопротивление полупроводников огромно и они не проводят электрический ток. Когда полупроводниковый кристалл подвергается таким внешним воздействиям, как нагревание, облучение или др., кинетическая энергия валентных электронов может достигнуть значений, при которых они, разрывая связь, покидают атом - становятся свободными. В результате в месте разрыва химической связи (кристаллической решетки полупроводника) нарушается электрическая нейтральность - в месте, которое покинул электрон, образуется избыток положительного электрического заряда. Оставленное электроном пустым вакантное место в химической связи называется дыркой. Дырка ведет себя как положительный заряд, равный по модулю заряду электрона.
Освобожденное электроном вакантное место занимает валентный электрон соседнего атома, восстанавливая нейтральность этого места.