Що таке напівпровідник?

Напівпровідник – це кристалічний матеріал, який проводить електрику не настільки добре, як метали, але й не настільки погано, як більшість ізоляторів. У загальному випадку електрони напівпровідників міцно прив’язані до своїх ядрам. Однак, якщо в напівпровідник, наприклад, в кремній, ввести декілька атомів сурми, що має «надлишок» електронів, то в цьому випадку вільні електрони сурми допоможуть кремнію переносити негативний заряд.

При заміні декількох атомів напівпровідника индием, який легко приєднує до себе додаткові електрони, в напівпровіднику утворюються не зайняті електронами «вільні місця», або, як кажуть фізики, «дірки»; які переносять позитивний заряд.

Такі властивості напівпровідників призвели до їх широкому використанню в транзисторах – пристроях для посилення струму, його блокування або пропускання тільки в одному напрямку. У типовому NPN транзисторі, шар напівпровідника з позитивною (Р) провідністю (підстава), розташований між двома шарами напівпровідника з негативною (N) провідністю (емітером і колектором). Коли слабкий сигнал, наприклад, від интеркома (апарату селекторного зв’язку), проходить через підставу NPN транзистора, емісія електронів цей сигнал підсилює.

Будова напівпровідників

Напівпровідники N-типу містять надмірну кількість електронів, що переносять негативний заряд. Напівпровідники Р-типу відчувають брак електронів, але зате мають надлишок дірок (вакантних місць для електронів), які переносять позитивний заряд.

Відмінні ознаки напівпровідників

На відміну від провідників, що мають багато вільних електронів, і ізоляторів, практично їх не мають, напівпровідники містять невелику кількість вільних електронів і так звані дірки (білий кружечок) – вакантні місця, залишені вільними електронами. І дірки і електрони проводять електричний струм.

PNP транзистор

Дірки переміщаються від позитивного емітера (+) до негативного основи (N-шару) і далі через позитивний колектор до негативної клеми (-), посилюючи електричний струм.

Що таке діод?

В одну сторону так, в іншу – ні. Вхідний сигнал діода показує змінний струм; з правого графіка видно, що через діод проходить тільки постійний струм.

Коли негативно заряджені електрони (блакитні кульки) і позитивно заряджені дірки (рожеві кульки) розходяться від стику шарів кремнію N-типу і Р-типу в діоді, електричний струм переривається. На нижньому малюнку праворуч електрони і дірки переміщаються до стику, і в результаті діод проводить струм тільки в одному напрямку, перетворюючи змінний струм в постійний.

Посилання на основну публікацію