Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

 

 

 

сосчитает, сколько людей прошло. Так устрое­ны на многих производствах автоматические счетчики для регистрации сходящих с конвей­ера готовых деталей.

Примесная электропроводность. Если полу­проводник не чистый и в нем есть какая-то незна­чительная примесь, которую даже невозможно определить обычным химическим анализом, фи­зики говорят, что в нем «следы примеси». Свой­ства полупроводника со следами примеси уже иные, чем у чистого. Возьмем, например, полу­проводник Ge со следами As. У атома As 5 внешних электронов (это элемент 5-й группы периодической системы), а у тома Ge 4 внешних электрона. Лишний электрон в валентной зоне не нужен, так как все места в атомных связях заняты. В таком полупроводнике возникает око­ло зоны проводимости «донорный», т. е. отдаю­щий электроны, примесный уровень (см. рис. 7 на цвет. табл. у стр. 376). Энергетический разрыв DED между зоной проводимости и примесной зоной очень мал, электрону примесного уровня нужно придать очень мало энергии, чтобы он мог перескочить в зону проводимости. При ком­натной температуре каждый атом As отдает в зону проводимости 1 электрон. Допустим, что в этом полупроводнике 1 атом As приходится на 108 атомов Ge. Следовательно, в 1 см3 на 4•1022 атомов 4•1014 атомов As. Уже при комнат­ной температуре в зоне проводимости окажется 4•1014 электронов, т. е. в 40 раз больше, чем в беспримесном полупроводнике. Полупровод­ник с донорным примесным уровнем назы­вается электронным и обозначается буквой n, например n-Ge.

Следы примеси галлия придают германию уже совсем другие свойства. В валентной обо­лочке галлия всего 3 электрона. Следователь­но, в каждой связи не хватает одного электрона в результате замены атома Ge на атом Ga. В ва­лентной зоне такого полупроводника образу­ются положительные дырки, а в запрещенной зоне появляется акцепторный, т. е. при­нимающий электроны, уровень. Перескок элек­трона из валентной зоны на акцепторный уро­вень также требует ничтожную затрату энергии. Он происходит уже при комнатной температу­ре. Такой примесный полупроводник называет­ся дырочными обозначается буквой р, например p-Ge, Примесь 1 атома галлия на 108 атомов германия вызывает высокую дырочную электропроводность.

Ученые и инженеры, комбинируя электрон­ные и дырочные полупроводники, создают мно­гочисленные «чудодейственные» приборы.

Загадка термоэлектрогенератора. Если при­вести в соприкосновение электронный и дыроч­ный полупроводники и нагреть место их соеди­нения, то на холодном конце электронного полу­проводника сгруппируются электроны е-, а на холодном конце дырочного полупроводника — дырки е+. Такая пара полупроводников назы­вается термоэлектрогенератором. Соединив хо­лодные концы полупроводников проводом, мож­но получить ток. Это легко обнаружить, нагрев место соединения полупроводников и включив электролампочку в цепь.

Полупроводниковый выпрямитель тока. Если ввести в полупроводник различные приме­си, можно получить в нем области — электрон­ную и дырочную. В таком полупроводнике об­разуется пограничный слой между этими об­ластями. Пограничный слой иногда называют p-n-переходом. Он позволяет использовать по­лупроводник как выпрямитель тока. Когда к дырочной области (+области) подключен анод ( + электрод), а к электронной области (-области) подключен катод (-электрод), то ток, естественно, легко проходит через полу­проводник (пропускное направление). Но если к +области подключить -электрод, а к -облас­ти подключить +электрод, то заряды оттекут от p-n-перехода к противоположно заряженным электродам и ток через полупроводник почти не сможет проходить (запорное направление). Движение электронов и положительных дырок через цепь регулируется p-n-переходом с ог­ромной скоростью

В одном и том же полупроводнике можно поместить два и более p-n-переходов. Это поз­воляет создавать транзисторы. Такие транзи­сторы — основная действующая часть крохот­ных радиоприемников, легких переносных те­левизоров и других замечательных приборов.

376