28. Электрический ток в вакууме. Электрический ток в полупроводниках. Вакуумный и полупроводниковый диод (основной урок)

Электрический ток в вакууме. Виды эмиссии

Электрический ток – это направленное движение заряда. Чтобы носители заряда двигались, должно быть электрическое поле, которое вызывало бы их перемещение.

В какой среде может перемещаться заряд? В какой угодно: в металлах, растворах электролитов, в газах, что мы уже изучили, даже в вакууме! Некоторые среды сами по себе изначально содержат свободные носители заряда, например, свободные электроны в металлах или ионы в растворах электролитов. Другие среды требуют внешнего воздействия, чтобы в них появились свободные носители заряда. Например, на прошлом уроке мы изучили, что газ для этого нужно ионизировать, а сегодня изучим, как для этого нужно воздействовать на полупроводники – нагреть или внести определенные примеси. В вакуум, а это, другими словами, пустота, свободные носители заряда нужно внести извне. Как это сделать? Рассмотрим подробнее.

Ветка. Вакуум

Вакуум – это идеальная модель. Всё то, что называют вакуумом, – это некое приближение, в сосуде неизбежно будут присутствовать частицы вещества хотя бы потому, что вакуум ограничен стенками сосуда, из которых испаряется их материал. К тому же насос, который откачивает газ, обязательно пропустит некоторое количество газа.

Техническим вакуумом считается среда настолько разреженная, чтобы частицы свободно двигались без столкновений, подобно двум шарам на большом бильярдном столе.

Представим, что частица, например, электрон, движется в сосуде. Если, кроме него, там есть другие частицы, но электрон прошел весь сосуд, так с ними и не столкнувшись, то такая среда для этого электрона не отличается от вакуума. Длина свободного пробега частиц сопоставима с размерами сосуда

Возьмем стеклянную закрытую с обоих концов трубку, впаяем два металлических электрода и откачаем из нее воздух. Получили вакуум, через который будем пытаться пропускать ток. Для этого подключим к электродам напряжение. Электроды приобретут соответственно положительный и отрицательный заряды, между ними возникнет электрическое поле.

Положительно заряженный электрод будет состоять из атомов металла, которые потеряли электрон и вследствие этого приобрели положительный заряд. На отрицательно заряженном электроде вблизи поверхности металла находятся свободные электроны, те самые, которые являются переносчиками заряда внутри металла-проводника.

Они находятся в проводнике, притягиваются к нему, поэтому ток течь не будет, электроны не будут покидать поверхность проводника. Электроны покидают поверхность металла, если обладают достаточной для этого энергией. Этот процесс называется электронной эмиссией (от лат. emissio – «выпуск»). Похожий процесс мы наблюдали при испарении жидкостей. Чтобы произошла эмиссия, нужно электронам сообщить дополнительную энергию. А вот сделать это можно разными способами, ими будут определяться виды эмиссии.

Один из способов – нагревание. Нагреть катод – значит увеличить его тепловую энергию, т.е. кинетическую энергию теплового движения частиц вещества, в том числе электронов, и в катоде будет больше электронов с достаточной для эмиссии энергией. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией.

В вакуумной электронике наиболее часто применяется термоэлектронная эмиссия. Практически в каждом вакуумном электронном приборе катод дополнительно подогревается. Существуют другие виды эмиссии, с которыми вы можете познакомиться в ответвлении.

Ветка. Виды эмиссии

Помимо нагревания, есть другие способы передачи электронам катода энергии, чтобы вызвать эмиссию. Чтобы получить ток, мы создаем между электродами электрическое поле, а оно, мы уже хорошо это знаем, сообщает электрону энергию. Этой энергии может быть достаточно для того, чтобы электрон покинул катод. Такой вид эмиссии называется автоэлектронной эмиссией. Приставка «авто-» означает в данном случае «самостоятельный», «само-» (автобиография, автопортрет, позже будем знакомиться с автоколебаниями). Т.е. мы дополнительно не сообщаем электронам энергию – достаточно созданного между электродами электрического поля. Автоэлектронная эмиссия наблюдается при сильном поле, эту особенность нужно учитывать при использовании явления.

Можно сообщить энергию с помощью света. Свет, как и любое электромагнитное излучение, переносит энергию. Вы это чувствуете сами, когда греетесь под солнцем; знаете из биологии, изучив фотосинтез, свет является источником энергии для протекания реакции (мы вернемся к этому вопросу, когда будем изучать свет). И если свет попадет на катод, то эту энергию получат электроны, что также увеличит эмиссию. Это явление называется фотоэлектронной эмиссией. Может применяться для обнаружения света. Например, в темноте при небольшом приложенном напряжении ток протекать не будет или почти не будет (будет очень мало электронов, покинувших катод). При наличии освещения будет происходить фотоэлектронная эмиссия, в вакууме появятся свободные носители заряда и потечет ток, который будет индикатором наличия света.

Сообщить электронам энергию можно, бомбардируя катод некоторыми частицами. Этими частицами могут быть электроны (вторичная электронная эмиссия), ионы (ионно-электронная эмиссия). Эти явления также получили свое применение в технике

Итак, электрон покинул катод и находится рядом с ним. Там на каждый такой электрон действует электрическое поле, и они движутся к аноду, перенося электрический заряд, т.е. создают электрический ток. Понятно, что, чем выше будет напряжение, тем быстрее будут двигаться электроны и тем быстрее будет переноситься заряд.

Данная система обладает особенностью: количество носителей заряда ограничено. Если мы будем повышать напряжение, будет увеличиваться количество электронов, прошедших через трубку за единицу времени. Их не может быть больше, чем электронов, покинувших катод, поэтому наступит момент, когда при повышении напряжения сила тока увеличиваться уже не будет. Это явление называется насыщением. Понятно, что, чем больше электронов эмитирует катод, тем большим будет ток насыщения.

Вакуумный диод. Электронно-лучевая трубка

Продолжим рассматривать наш прибор. К одному из электродов подключена нагревательная спираль, чтобы обеспечить термоэлектронную эмиссию. Со второго электрода электроны испускаться не будут. Такой прибор называется диод (приставка «ди-» означает «два»: диод имеет дв электрода). Он пропускает ток в одном направлении. Рассмотрим работу диода подробнее.

Сначала приложенное напряжение равно нулю. Будет ли протекать ток? Вокруг катода будет множество электронов, которые его покинули вследствие термоэлектронной эмиссии. При нагревании катода некоторые электроны могли приобрести кинетическую энергию, достаточную не только для того, чтобы покинуть катод, но и для того, чтобы достичь противоположный электрод. Такое перемещение электронов образует электрический ток, впрочем, достаточно небольшой, чтобы им можно было пренебречь в ряде решаемых задач.

Приложим к электродам напряжение: к подогреваемому электроду минус, к ненагреваемому – плюс. Между электродами создастся электрическое поле, которое заставит электроны перемещаться, потечет ток. Мы уже рассматривали, что будет происходить при увеличении напряжения: сначала ток будет возрастать, затем произойдет насыщение.

Приложим напряжение с противоположной полярностью, постепенно увеличивая его. Поле будет действовать на электроны с силой, которая направлена от анода к катоду. Те немногие электроны, которые достигали анод без электрического поля, будут замедляться, ток уменьшится. Т.к. вблизи анода нет свободных носителей заряда, движение заряженных частиц в обратном направлении происходить не будет. Если повышать напряжение, в некоторый момент быстрые электроны с катода перестанут достигать анода и будут под действием электрического поля возвращаться на катод. Ток через диод полностью прекратится. При дальнейшем увеличении напряжения ток протекать не будет.

Как видим, вакуумный диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это простейший электронный прибор, который применяется для выпрямления переменного тока, детектирования сигналов и других применений в электронике.

Задача

Какой максимальный ток может протекать через вакуумный диод, если катод ежеминутно испускает не более  электронов?

Анализ условия

- в задаче описан вакуумный диод и максимальный ток через него – ток насыщения.

- сила тока через диод ограничена скоростью электронной эмиссии: через диод не может переместиться электронов больше, чем может испустить катод.

- за одну минуту через поверхность катода проходит  электронов, вместе они переносят заряд . Знак заряда будет определять направление тока, нас же интересует абсолютное значение силы тока, поэтому знак можно не учитывать.

- сила тока, по определению, равна скорости переноса заряда .

Решение

Запишем математически то, к чему мы пришли в своих рассуждениях. Максимальная сила тока равна , где  – это максимальный заряд, испускаемый катодом за время , т.е. за одну минуту. Этот заряд переносят электронов, тогда он равен .

Подставим  в первое уравнение и получим окончательное выражение: .

Проведем расчеты: .

Рассмотрим работу еще одного электровакуумного прибора – электронно-лучевой трубки. Мы рассмотрели, как электрический ток проходит через вакуум. Он представляет собой поток электронов. Существуют вещества, которые светятся, если на них направить такой поток электронов – люминофоры. После воздействия электронного пучка свечение затухает (у разных люминофоров с разной скоростью).

Почему бы не переместить этот пучок по экрану и не получить некую изменяющуюся картинку? Озвученный нами принцип лежит в основе работы электронно-лучевой трубки – это главная часть мониторов и телевизоров старого типа. Остаются детали: как получить узкий электронный пучок, как получить точки разных цветов, как заставить пучок смещаться, причем делать это очень быстро, чтобы изображение было на всем экране. Мы не будем заниматься этими техническими проблемами, решим только задачу смещения электронного пучка.

Чтобы отклонить электрон от его траектории, нужно подействовать на него с некоторой силой. Сделать это можно с помощью электрического поля, которое будет действовать на электрон с силой . Создадим такое поле двумя пластинами, к которым приложим разность потенциалов. Решим задачу.

Задача

Какое напряжение нужно приложить к отклоняющей системе ЭЛТ, чтобы переместить точку на экране на ? Начальная скорость электрона равна , расстояние между пластинами равно , длина пластин , расстояние между отклоняющей системой и экраном .

Анализ условия

- рассматриваем движение электрона: между пластинами он движется под действием силы, модуль которой равен , с которой действует электрическое поле на электрон. После пластин на него не действуют силы (силой притяжения пренебрегаем, она ничтожно мала по сравнению с ). Эти два участка принципиально отличаются (движение под действием силы и движение при отсутствии сил), поэтому будем рассматривать их отдельно.

- рассмотрим движение электрона в электрическом поле. Модуль напряженности однородного электрического поля равен .

- электрон движется под действием силы: будем пользоваться вторым законом Ньютона. Электрон будет двигаться с ускорением, направленным вниз (против линий напряженности электрического поля из-за отрицательного заряда электрона).

- движение электрона будет криволинейным. Удобно разложить движение электрона на проекции, как мы это делали, когда решали подобные задачи по кинематике. Выберем систему координат. Направим ось координат так, как показано на рисунке. Тогда движение вдоль оси  будет равномерным, а вдоль оси  – равноускоренным. Описывать такие виды движения математически мы умеем.

- после прохождения пластин электрон будет двигаться без ускорения. Начальные скорость и координаты на этом участке пути равны конечным скорости и координатам на предыдущем участке.

Решение

Запишем математически то, к чему мы пришли в ходе рассуждений, с обозначениями, принятыми для данной задачи. Учитывая, что  и , электрон на первом участке пути движется, по второму закону Ньютона, с ускорением: .

Траектория электрона – это сумма двух движений: равномерного прямолинейного по х и свободного полета по у.

Запишем координаты электрона :

Запишем также скорость электрона :

В задаче дано: за время движения на первом участке  электрон окажется в точке с координатами  и приобретет скорость . Рассматривая второй участок, удобно продолжить рассмотрение в той же системе координат, поскольку в ней мы выразили начальные для этого участка скорость и координаты. Двигаясь без действия сил равномерно прямолинейно, электрон будет двигаться по закону:

И за время  переместится в точку с координатами . Перепишем полученные уравнения, подставляя значения для нашей задачи, и получим систему уравнений:

Осталась математическая часть: решить систему уравнений и получить напряжение .

Свертка. Математическая часть решения задачи

Выразим из первого уравнения : . Подставим во второе уравнение:. И в четвертое уравнение: .

Выразим из пятого уравнения , учитывая, что : . И подставим его в шестое уравнение: .

Выражения для  и  мы получили ранее, подставим их: .

Выразим отсюда . Для этого умножим обе части уравнения на .

Вычислим: .

Электрический ток в полупроводниках

Последняя среда, прохождение электрического тока через которую нам предстоит рассмотреть, – это полупроводники. Называются они так потому, что имеют сопротивление меньше, чем проводники, но больше, чем диэлектрики. Определяющим же свойством полупроводников является то, что с повышением температуры их сопротивление уменьшается. Природу этого явления мы сейчас рассмотрим, узнав их строение.

Полупроводниками является широкий класс материалов, в числе которых некоторые элементы 4 группы таблицы Менделеева, например, наиболее широко используемый на сегодняшний день в электронике кремний (слышали о Кремниевой долине – одном из крупнейших центров разработки и производства электроники?). На его примере мы и покажем свойства полупроводников.

Ветка. Материалы, относящиеся к полупроводникам

Полупроводниковыми свойствами обладают не только элементы 4 группы таблицы Менделеева. Их свойства объясняются их строением, хотя сделать это сложнее, чем мы это сделаем для элементов 4 группы.

Полупроводниками являются некоторые соединения элементов 3 и 5 групп – такие как арсенид галлия (GaAs) или фосфид индия (InP), 2 и 6 групп – например, селенид цинка (ZnSe). Полупроводниковыми свойствами обладают многие другие вещества

Элементы 4 группы имеют на внешнем уровне 4 неспаренных электрона, благодаря которым атом может образовывать ковалентные связи. Эта тема рассматривается подробно в химии, поэтому если не помните, рекомендуем посмотреть соответствующий урок: (Источник).

Каждый атом образует с четырьмя соседними атомами ковалентные связи: соседние атомы имеют общую пару электронов, в которой каждому атому принадлежит по одному электрону.

Такая пара является устойчивой и связанной с двумя атомами. В таком состоянии ток не протекает, нет свободных носителей заряда.

Мы пока не учли внутреннюю энергию вещества. При нормальных температурах, при которых работают электронные приборы, тепловой энергии достаточно, чтобы разорвать некоторые связи. При этом электрон освобождается и покидает атом. Появляется свободный носитель заряда, иначе говоря, появляется необходимое условие для протекания электрического тока. Если в металлах свободных носителей заряда приблизительно столько же, сколько атомов в веществе, то в полупроводнике таких разорвавшихся связей, а значит, и свободных электронов, намного меньше.

На месте разорвавшейся связи образуется положительный заряд, т.к. нет электрона, который компенсирует заряд атомного ядра в электронейтральном атоме. В физике полупроводников такая разорвавшаяся связь называется термином дырка. Положительно заряженная дырка будет притягивать электроны, и находящийся рядом свободный электрон может занять это вакантное место.

Если в полупроводнике создать электрическое поле, то свободные электроны в нем будут перемещаться в том направлении, в котором на них будет действовать электрическое поле, и притягиваться дырками.

Со стороны это выглядит, как будто дырка перемещается вдоль направления напряженности электрического поля. Понятно, что дырка – это не частица, она не может двигаться в привычном нам смысле слова, но при исследовании электрического тока для нас главное – перенос заряда. В один момент времени дырка с зарядом  находилась в одном месте, в другой момент времени – в другом, и это главное. Поэтому в одной из общепринятых моделей полупроводников дырки считаются свободным носителем заряда, как и электрон.

Это можно сравнить со свободным местом в очереди. Человек зашел в кабинет, его место в очереди освободилось. В очереди каждый человек сделал по шагу, и свободное место оказалось в конце очереди. Фактически перемещались люди, но (чтобы не вдаваться в подробности) сколько человек сделали сколько шагов, мы можем сказать, что переместилось свободное место.

Зависимость сопротивления полупроводников от температуры

Полупроводник проводит электрический ток за счет того, что вследствие разрывания ковалентных связей между атомами появляются свободные носители заряда – электроны и дырки. Связи разрываются под действием энергии теплового движения атомов и электронов, образуя свободные носители заряда, именно поэтому температура будет влиять на прохождение электрического тока через полупроводник. Рассмотрим это влияние.

Итак, имеем полупроводник, через который протекает электрический ток при комнатной температуре, этот процесс мы рассмотрели достаточно подробно. Теперь повысим температуру. Что произойдет? При повышении температуры (а она однозначно связана с внутренней энергией) внутренней энергии будет достаточно для разрыва большего количества связей, а значит, и для образования большего количества свободных носителей заряда. Чем больше количество свободных носителей заряда, тем лучше материал проводит ток, значит, тем меньше его сопротивление.

При увеличении температуры наблюдается еще один эффект, который мы рассматривали, когда изучали электрический ток в металлах. При увеличении температуры увеличивается амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки, что мешает движению свободных электронов, а значит, увеличивает сопротивление. Но если движение атомов увеличивает сопротивление на считанные проценты или доли процента при повышении температуры на , то количество свободных носителей заряда увеличивается в разы, поэтому в итоге сопротивление уменьшается и увеличением сопротивления можно пренебречь.

При уменьшении температуры количество разорвавшихся связей и количество свободных носителей заряда будет уменьшаться – и сопротивление будет увеличиваться. При этом уже не важно, что атомы меньше колеблются и что электронам легче двигаться сквозь вещество, ведь двигаться становится нечему. Таким образом, при приближении температуры к абсолютному нулю сопротивление полупроводников стремится к бесконечности.

Зависимость сопротивления от температуры показана на рисунке. Обратите внимание, что зависимость не линейная. Она близка по форме к показательной функции .

Задача

Какой из приведенных графиков является графиком зависимости сопротивления от температуры германия (Ge)?

Прежде всего определим, к какому классу материалов относится германий. Это элемент 4 группы таблицы Менделеева, это полупроводник. Рассмотрим поочередно предложенные варианты графиков.

1. Сопротивление линейно увеличивается с увеличением температуры, при температуре  материал имеет некоторое сопротивление . Такая зависимость соответствует металлам.

2. Сопротивление увеличивается почти линейно с увеличением температуры. При некоторой температуре сопротивление падает до нуля. Такое явление мы наблюдали у металлов, но при температурах вблизи абсолютного нуля. Здесь же сверхпроводимость наблюдается при температурах выше  или 273 К, поэтому график ошибочен.

3. При температуре  материал имел некоторое сопротивление . Затем сопротивление уменьшается, форма графика соответствует той, которую мы видели для полупроводников, к которым принадлежит германий. Это правильный ответ.

4. Этот график мог бы соответствовать полупроводнику, но сопротивление на графике уменьшается линейно.

Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковый диод

Мы рассмотрели, как проводит ток чистый полупроводник. Полупроводники обладают важной особенностью: их свойства сильно зависят от наличия в них примесей других элементов. Продолжим рассматривать кремний. Для него мы рассмотрим влияние примесей элементов 3 и 5 групп таблицы Менделеева.

Добавим в кремний примесь, элемент 5 группы (например, фосфор ()). Атом фосфора займет место одного из атомов кремния и образует так же четыре ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Атом фосфора имеет пять электронов на последнем электронном уровне. Четыре из них будут участвовать в связях, образуется четыре электронные пары, которые составляют устойчивую систему, в которой не участвует пятый электрон. Этот электрон легко покидает атом фосфора и становится свободным носителем заряда.

Это происходит с каждым атомом фосфора, и каждый из них добавляет по одному свободному электрону, их в полупроводнике становится много (намного больше, чем в чистом). Электрон – основной носитель заряда в полупроводниках такого типа. Поэтому такой полупроводник называется полупроводником n-типа (от слова negative – отрицательный заряд основного носителя заряда, электрона), такая примесь называется донорной (от лат dono – «дарю»).

Может показаться, что здесь есть противоречие: полупроводник электронейтрален, количество положительно заряженных и отрицательно заряженных частиц должно быть приблизительно одинаково, почему же мы говорим о том, что основной свободный носитель заряда – электрон, ведь должно быть такое же количество дырок?

Противоречия нет, потому что мы говорим о разном количестве именно свободных носителей заряда. Каждый атом фосфора потеряет электрон, станет положительно заряженным, но не образует дырку. Все связи образованы, последний электронный уровень заполнен, нет вакантного места для электрона, поэтому электрон не перейдет на это место с находящихся поблизости атомов кремния, образовав новую дырку. Т.е. такой положительный заряд перемещаться не будет, а значит, он не является свободным носителем. Дырки же, образовавшиеся в чистом полупроводнике вследствие разрыва связей между атомами кремния, являются свободными носителями заряда, и они будут заполняться свободными электронами, которых в проводнике n-типа много. Таким образом, проводники -типа обладают электронной проводимостью.

Добавим в кремний другую примесь, элемент 3 группы таблицы Менделеева – например, галлий (Ga). Каждый атом галлия займет место одного из атомов кремния и так же создаст четыре ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Но элементы 3 группы имеют только три электрона на последнем уровне, поэтому при образовании связей остается одно вакантное место для электрона. Если это место займет электрон соседнего атома кремния, то образуется положительно заряженная дырка, которая может перемещаться, как при рассмотрении нами чистого полупроводника. Таким образом, при каждом атоме фосфора образовывается один свободный носитель заряда – дырка.

При этом сам атом фосфора принимает один электрон и заряжается отрицательно, но это не свободный носитель заряда, этот электрон является частью устойчивой системы из восьми электронов законченного электронного уровня, образовывает вместе с остальными электронами четыре ковалентных связи и поэтому не является свободным носителем заряда. Основным свободным носителем заряда является в таком полупроводнике дырка, поэтому говорят, что этот полупроводник обладает дырочной проводимостью, называют его полупроводником -типа (т.к. основной носитель заряда – дырка – заряжена положительно, positive). Примесь такого типа называется акцепторной (от лат. accipio – «принимаю», «получаю», атом примеси принимает электрон).

Очень интересным свойством обладает -переход: соединение полупроводника -типа и -типа. Возьмем такое соединение и приложим к нему разность потенциалов, как показано на рисунке. Электроны будут двигаться к положительному электроду, а дырки – к отрицательному. Причем количество основных носителей заряда на соответствующих сторонах постоянно пополняется. Соединение будет проводить электрический ток.

График зависимости силы тока от напряжения показан на рисунке.

Поменяем полярность источника. Теперь основной носитель заряда будет двигаться, притягиваясь к противоположному знаку и оставляя область вообще без свободных носителей заряда. Образовавшийся слой не проводит ток, являясь по сути диэлектриком. Будет проходить ток, обусловленный неосновными носителями заряда, но он ничтожно мал по сравнению с током основных носителей. График зависимости силы тока от приложенного напряжения выглядит так. Какое бы мы напряжение ни прикладывали, ток будет очень ограничен малым количеством неосновных носителей заряда.

p-n-переход обладает тем же свойством, которое мы наблюдали у вакуумного диода: он проводит ток в одном направлении. Прибор, построенный на таком переходе, называется полупроводниковый диод.

Есть приборы, состоящие из трех слоев ( или ), полупроводниковые транзисторы. Транзистор является главным элементом современной электроники, например, в процессоре компьютера содержится около 1 млрд транзисторов.

Ветка. Полупроводниковые и электровакуумные приборы

Полупроводниковые приборы, такие как диод или транзистор, о которых мы сегодня говорили, можно сделать очень маленькими, что удобно, поскольку в современной электронике в каждом устройстве их требуется колоссальное количество. Они недороги в изготовлении, поскольку делаются из распространенных дешевых материалов. Поэтому в основном полупроводниковые приборы вытеснили вакуумные лампы.

Тем не менее, наше изучение вакуумных электронных приборов не бесполезно, в некоторых случаях ламповые устройства лучше полупроводниковых и активно используются. Во-первых, полупроводники подвержены внешним влияниям: их свойства зависят от температуры, под действием слишком высоких температур, радиации, электромагнитного излучения, даже просто при работе при большом напряжении и при большой мощности полупроводниковые приборы выходят из строя. Поэтому в экстремальных условиях, например, в космосе, в военной промышленности, на электростанциях, в аварийных ситуациях и т.д. по возможности используются электровакуумные приборы. Когда нужно получить звук на концерте мощностью десятки киловатт, тоже чаще всего используют ламповые усилители (для сравнения мощность динамиков вашего ноутбука равна приблизительно 0,5 Вт, а настольные колонки, подключенные к компьютеру, редко бывают мощностью больше, чем 30 Вт)

Подведем промежуточные итоги. Для рассмотрения процесса протекания электрического тока в полупроводниках нужно следующее.

Знать

1) Механизм протекания тока в полупроводниках.

2) Механизм образования свободных носителей заряда.

3) Зависимость сопротивления полупроводников от температуры.

4) Виды примесей.

Уметь

Определять основной свободный носитель заряда в полупроводниках разного типа.

Понимать

В чистом полупроводнике свободными носителями заряда являются электрон и дырка. Дырка не является частицей, это вакантное место, которое может быть занято электроном, и ее перемещение связано с движением электронов, но в физике полупроводников удобно считать ее частицей, это модель. Свободные носители заряда в полупроводнике – это носители заряда, не задействованные в образовании химических связей.

Заключение

На этом уроке мы изучили:

электрический ток в вакууме, электрический ток в полупроводниках, вакуумный и полупроводниковый диод.

Теперь вы можете решать задачи и отвечать на вопросы, связанные с током в изученных средах.

Ссылки на уроки Интернетурока по рассмотренным темам:

1. Электрический ток в полупроводниках (Физика, 10 класс)

2. Электрический ток в вакууме (Физика, 10 класс)