Sur la technologie sur le thème : « Diode semi-conductrice »
MBOU « Ecole d'Enseignement Général n°16 »
Ville de Gus-Khrustalny.
Plan de cours - plan de cours
par technologie
sur le thème : « Diode semi-conductrice »
Professeur de technologie
Aperçu de la leçon
Sujet de cours : « Diode semi-conductrice »
Objectifs de la leçon:
1. Éducatif :
1.1. Familiariser les étudiants avec :
Avec dispositif à diode semi-conductrice ;
Avec la technologie de fabrication de diodes semi-conductrices ;
Avec les principes de fonctionnement d'une diode semi-conductrice ;
Avec l'utilisation d'une diode semi-conductrice en pratique, au quotidien, en production ;
Avec circuit de redressement CA.
2. Développement :
2.1. Favoriser le développement de l’intérêt cognitif pour le sujet.
2.2. Favoriser la maîtrise des méthodes de base de l’activité mentale.
3. Éducatif :
3.1. Contribuer à la formation des qualités de travail individuelles.
Matériel méthodologique de la leçon.
1. Base matérielle et technique :
Cours d'informatique;
Projecteur multimédia;
Ensemble de diodes semi-conductrices ;
Batterie électrique, ampoule, fils de connexion.
2. Accompagnement didactique :
- « Radioélectronique, automatismes et éléments informatiques », M., « Prosveshchenie », 1990 ;
- « Méthodes de formation professionnelle », M., « Prosveshchenie », 1997 ;
- « École et production » n°1, 2005 ;
- « Atelier d'ingénierie radio », M., « Éducation », 1996 ;
Testez "Diode semi-conductrice".
Pendant les cours
1. Moment organisationnel.
2. Répétition du matériel traité sur le thème « Semi-conducteurs ».
Pour vérifier la matière abordée et préparer les étudiants à apprendre de nouvelles matières, il convient de leur poser les questions suivantes :
1. Quels éléments sont classés comme semi-conducteurs ?
2. Comment se produit l’autoconduction ?
3. Comment se produit la conduction des impuretés ?
4. Qu’est-ce qui provoque l’apparition d’électrons libres ?
5. Y a-t-il plus de conductivité dans les métaux ou dans les semi-conducteurs ?
6. Quels sont les principaux semi-conducteurs ?
3. Présentation d'un nouveau matériel sur une diode semi-conductrice et un circuit de redressement à courant alternatif.
Une diode semi-conductrice est un dispositif qui permet au courant électrique de circuler dans une seule direction.
Conception de la diode : prenez un cristal de silicium avec une conductivité de type N. L'indium est fondu sur l'une des surfaces de l'échantillon. En raison des atomes d'indium profondément enfoncés dans le monocristal de germanium, une région avec une conductivité de type p se forme près de la surface du germanium. Le reste de l’échantillon de germanium, qui n’a pas été pénétré par les atomes d’indium, présente toujours une conductivité de type N.
Une jonction p-n se produit entre deux régions avec des conductivités de types différents (démonstration de diapositives n°1).
Il n'est pas possible d'obtenir une jonction pn en connectant mécaniquement deux semi-conducteurs de types de conductivité différents, car cela entraîne un écart trop important. L'épaisseur de la jonction pn ne doit pas dépasser les distances interatomiques. Pour éviter les effets nocifs, le cristal est placé dans un boîtier métallique scellé.
Sur les schémas électriques, une diode semi-conductrice est indiquée (démonstration diapo n°2).
Les diodes semi-conductrices modernes ressemblent à : (diapositive de démonstration n°3).
(Après cela, l'enseignant montre des échantillons de diodes semi-conductrices).
Toute diode semi-conductrice est caractérisée par un courant direct maximum Ipr. maximum. et tension maximale inversée Urev. max.. Si le courant traversant la diode est supérieur au courant maximum, alors la jonction p-n échouera (fondra). Si la tension inverse est supérieure à la tension maximale que la diode peut supporter, alors la jonction p-n se brisera avec une charge électrique. Dans les deux cas, la diode semi-conductrice tombera en panne.
Connecter une diode à un circuit électrique permanent.
Connectons ainsi la diode semi-conductrice à la source d'alimentation (diapositive de démonstration n°4).
Avec cette connexion, aucun courant électrique ne traversera la diode et la charge, puisqu'il n'y a pas de porteurs de charge à travers la jonction p-n. Sa résistance dans ce cas sera très grande. On dit que la diode est à l’état bloquant.
Changeons la polarité de l'alimentation. Avec cette connexion, le courant électrique traverse la diode et la charge.
La diode est dite à l'état ouvert (démo slide n°5).
Circuit de redressement du courant électrique.
Le courant électrique continu peut être obtenu en connectant une diode à un circuit à tension alternative (démonstration diapo n°6).
Regardons le graphique pour voir comment se produit le redressement du courant alternatif (démonstration de la diapositive n°7).
Cette rectification du courant alternatif est appelée rectification demi-onde. Le courant dans ce cas est appelé pulsé.
Cette rectification du courant alternatif a une large application, par exemple : si vous allumez la diode D226B selon ce circuit et qu'au lieu de la charge, prenez une ampoule de 100 W, alors une telle ampoule brûlera pendant 7 à 10 ans. Le circuit est appelé circuit « ampoule éternelle ».
4. Consolidation du nouveau matériel pédagogique.
Les élèves dessinent un schéma de redressement dans leurs cahiers (démonstration de diapositives n°8). Ensuite, les étudiants sont invités à utiliser leurs ordinateurs dans le programme Elektronish Workbench pour créer un circuit comme celui sur la diapositive et obtenir la tension redressée sur l'écran de l'oscilloscope. Pour lisser les ondulations du courant redressé, vous pouvez connecter un condensateur en parallèle à la charge Rn et considérer la tension redressée résultante. Comparez les résultats.
(Les étudiants peuvent passer le test de diode semi-conductrice.)
5. Dernière partie.
L'enseignant résume la leçon, nomme les principales questions que les élèves doivent bien connaître :
Définition des diodes ;
Dispositif à diodes ;
Connecter la diode à un circuit électrique permanent ;
Connecter une diode à un circuit électrique alternatif ;
Schéma de « l’ampoule éternelle ».
L'enseignant annonce les notes des réponses orales et des travaux autonomes sur ordinateur.
Cours de physique 11e année
Sujet de la leçon :
« Semi-conducteurs.
Conductivité intrinsèque et des impuretés des semi-conducteurs. Courant électrique dans les semi-conducteurs"
Le but de la leçon
- Faire comprendre aux étudiants la nature du courant électrique dans les semi-conducteurs, les méthodes de mesure de leurs propriétés sous l'influence de la température, de l'éclairage et des impuretés.
- Contribuer à l'élargissement des horizons polytechniques, motiver à étudier le sujet, améliorer la capacité de percevoir et d'analyser l'information technique et scientifique.
- Développement des compétences communicatives des étudiants et de leur capacité à travailler en équipe.
Matériels et équipements :
Ordinateur, projecteur, matériel électronique sur le thème : « Semi-conducteurs » ; cartes – tâches pour un travail indépendant en petits groupes ; ensemble de dispositifs semi-conducteurs NPP – 2 ; galvanomètre de démonstration; Source CC (4 V) ; commutateur de démonstration ; lampe électrique 60-100W sur pied; fer à souder électrique; fils de connexion.
Plan de cours:
- Répétition de ce qui a été appris et mise à jour du sujet du cours.
- Explication du matériel du sujet.
- Travail autonome des étudiants en groupe.
- En résumé, devoirs.
- Répétition de ce qui a été appris et mise à jour du sujet du cours (6 min).
Nous devons nous rappeler :
- Qu’est-ce que le courant électrique ?
- Quelle est la direction du courant ?
- Le mouvement de quelles particules produit un courant électrique dans les conducteurs métalliques ?
- Pourquoi le courant électrique ne peut-il pas se produire dans les diélectriques ?
- Qu'en pensez-vous : existe-t-il dans la nature des substances qui occupent une position intermédiaire dans leur capacité à conduire le courant électrique ?
Oui, ce sont des semi-conducteurs. Il y a un peu plus d’un demi-siècle, ils n’avaient aucune signification pratique significative. En génie électrique et en génie radio, ils utilisaient exclusivement des conducteurs et des diélectriques. Mais la situation a radicalement changé lorsqu’a été découverte, théoriquement puis pratiquement, la possibilité de contrôler la conductivité électrique des semi-conducteurs.
Quelle est la principale différence entre les semi-conducteurs et les conducteurs et quelles caractéristiques de leur structure ont permis d'utiliser largement les dispositifs semi-conducteurs dans presque tous les appareils électroniques, permettant d'augmenter considérablement leur fiabilité, de réduire considérablement leurs dimensions et même d'en créer de nouveaux. on ne pouvait que rêver : créer des téléphones portables miniatures, des ordinateurs, etc. ?
- Explication du matériel thématique (15 min)
- Définition des semi-conducteurs
Large classe de substances dont la résistivité est supérieure à celle des conducteurs, mais inférieure à celle des diélectriques et diminue très fortement avec l'augmentation de la température.
Il s'agit notamment des éléments du tableau périodique : germanium, silicium, sélénium, tellure, indium, arsenic, phosphore, bore, etc. certains composés : sulfure de porc, sulfure de cadmium, oxyde cuivreux, etc.
- Structure des semi-conducteurs.
- Structure atomique du réseau cristallin de silicium (projection sur écran) ;
- Violation des liaisons paires-électroniques sous l'influence de facteurs externes : augmentation de la température, éclairage.
Démonstrations de la dépendance de la conductivité électrique des semi-conducteurs :
RT 10k FS – K1
- Conductivité électronique d'un semi-conducteur pur (projection)
- Conductivité du trou (projection)
Il faut souligner que les trous ne sont pas de véritables particules. Dans les deux types de conductivité semi-conductrice, seuls les électrons de valence se déplacent. La conductivité ne diffère les unes des autres que par le mécanisme de mouvement des électrons. La conductivité électronique est causée par la direction du mouvement des électrons libres, et la conductivité des trous est causée par le mouvement des électrons liés se déplaçant d'atome en atome, se remplaçant alternativement en faisceaux, ce qui équivaut au mouvement des trous dans la direction opposée.
Ainsi, dans les semi-conducteurs, il existe deux types de porteurs - les électrons et les trous, dont les concentrations dans les semi-conducteurs purs sont les mêmes - leur propre conductivité est faible.
- Conductivité des impuretés (projection)
La conductivité des semi-conducteurs dépend fortement de la présence d'impuretés dans leurs cristaux :
- impuretés donneuses - les éléments pentavalents qui donnent facilement des électrons (As, P) offrent un avantage quantitatif des électrons par rapport aux trous, créant une conductivité de type n ;
- les impuretés accepteurs sont des éléments trivalents (In, B) qui acceptent les électrons libres, formant des trous. Une conductivité de type p est créée.
Démonstration des impuretés et de la conductivité de type n et de type p :
n – type p – type
Le flux de courant n'est pas particulièrement intéressant séparément dans les semi-conducteurs de type n ou de type p, mais à travers le contact de deux semi-conducteurs ayant des types de conductivité différents.
- Travail autonome des étudiants en groupe (20 min)
Il est proposé de constituer des groupes de 4 étudiants sur la base du volontariat (cela doit être fait avant le début du cours pour éviter les déplacements chaotiques dans la salle et les pertes de temps).
Chaque groupe se voit confier une tâche à accomplir. Il contient des questions, des tâches de haute qualité de différents niveaux, conçues pour des réponses écrites et orales.
- Résumer
Nous écoutons les réponses des représentants du groupe aux principales questions de ce sujet et corrigeons les éventuelles erreurs. Nous collectons des rapports écrits. Nous attribuons des notes au travail après avoir étudié la deuxième partie du sujet et effectué des tâches de répétition, en tenant compte du KTU de chaque élève du groupe.
Devoirs : § 113 ; §114 du manuel.
Plan de cours de formation professionnelle.
Classe 9
Sujet de la rubrique :
Génie électrique et principes fondamentaux de l'électronique. (3 heures)
Sujet de cours n°27 : Dispositifs semi-conducteurs.
Cible: Familiarisez-vous avec les dispositifs à semi-conducteurs.
Pendant les cours :
1. Partie organisationnelle 3 min.
une salutation.
b) Identification des absents.
c) Répétition du matériel abordé.
d) Annoncer le sujet de la leçon. Enregistrez le sujet de la leçon dans des cahiers.
e) Communiquer les objectifs et le plan de cours aux étudiants.
2.Répétition du matériel couvert -7 min.
Quels sont les principaux types de travaux d’installation électrique ?
Que sont les matériaux conducteurs ?
Application de matériaux conducteurs ?
3. Étudier du nouveau matériel 10 min.
Dispositifs semi-conducteurs sont des dispositifs dont le fonctionnement est basé sur l'utilisation des propriétés des matériaux semi-conducteurs
Les dispositifs semi-conducteurs comprennent :
-Circuits intégrés (puces)
Diodes semi-conductrices (y compris varicaps, diodes Zener, diodes Schottky),
Thyristors, photothyristors,
Transistors,
Appareils à couplage de charge
Dispositifs micro-ondes à semi-conducteurs (diodes Gunn, diodes à avalanche),
Dispositifs optoélectroniques (photorésistances, photodiodes, cellules solaires, détecteurs de rayonnement nucléaire, LED, lasers à semi-conducteurs, émetteurs électroluminescents),
Thermistances, capteurs Hall.
Principal les matériaux pour la production de dispositifs semi-conducteurs sont le silicium (Si), le carbure de silicium (SiC), les composés du gallium et de l'indium.
Conductivité électrique
les semi-conducteurs dépendent de la présence d’impuretés et d’influences énergétiques externes (température, rayonnement, pression, etc.). Le flux de courant est déterminé par deux types de porteurs de charge : les électrons et les trous. Selon la composition chimique, on distingue les semi-conducteurs purs et impuretés.
Semi-conducteurs
4. Travaux pratiques 18 min.
Une façon de procéder consiste à mesurer la résistance avec un ohmmètre entre les bornes de l'émetteur et du collecteur lors de la connexion de la base au collecteur et lors de la connexion de la base à l'émetteur. Dans ce cas, la source d'alimentation du collecteur est déconnectée du circuit. Si le transistor fonctionne correctement, dans le premier cas, l'ohmmètre affichera une faible résistance, dans le second, de l'ordre de plusieurs centaines de milliers ou dizaines de milliers d'ohms.
Semi-conducteur diode - un dispositif semi-conducteur avec une jonction électrique et deux bornes (électrodes). Contrairement à d’autres types de diodes, le principe de fonctionnement d’une diode semi-conductrice repose sur le phénomène de jonction pn.
Test de diodes semi-conductrices
Lors du test de diodes à l'aide d'AMM, les limites de mesure inférieures doivent être utilisées. Lors de la vérification d'une diode en état de marche, la résistance dans le sens direct sera de plusieurs centaines d'Ohms et dans le sens inverse - une résistance infiniment grande. Si la diode est défectueuse, l'AMM affichera une résistance proche de 0 dans les deux sens ou une cassure si la diode tombe en panne. La résistance des transitions dans les sens direct et inverse est différente pour les diodes au germanium et au silicium.
5. Résumé de la leçon 2 min.
6. Nettoyage des lieux de travail 5 min.
Sujet de cours : "Dispositifs semi-conducteurs. Diodes"
But et objectifs de la leçon :
Éducatif:
formation d'un concept initial sur le but, l'action et les principales propriétés des diodes semi-conductrices.
Éducatif:
former une culture du travail mental, le développement des qualités personnelles - persévérance, détermination, activité créatrice, indépendance.
Éducatif:
apprendre à utiliser la propriété de conductivité unidirectionnelle.
Matériel et équipements techniques du cours :
cahiers d'exercices, ordinateur du professeur, tableau blanc interactif, présentation sur le sujet
Déroulement de la leçon :
1. Point d'organisation :
(Tâche : créer une ambiance psychologique favorable et activer l'attention).
2. Préparation à la répétition et à la généralisation de la matière abordée
Qu’est-ce que le courant électrique ?
Intensité du courant, unités de mesure.
p – ntransition.
Semi-conducteurs.
Énoncez le sujet et le but de la leçon.
Semi-conducteurs. Diodes.
Explication du point de vue.
Pour étudier l'électronique moderne, vous devez tout d'abord connaître les principes de conception et la base physique du fonctionnement des dispositifs semi-conducteurs, leurs caractéristiques et paramètres, ainsi que les propriétés les plus importantes qui déterminent la possibilité de leur utilisation dans les équipements électroniques.
L'utilisation de dispositifs à semi-conducteurs permet d'énormes économies dans la consommation d'énergie électrique provenant des sources d'énergie et permet de réduire considérablement la taille et le poids des équipements. La puissance minimale pour alimenter un tube à vide est de 0,1 W, et pour un transistor elle peut être de 1 μW, soit 100 000 fois moins.
3. Scène principale.
Nouveau matériel
Toutes les substances présentes dans la nature sont divisées en trois groupes selon leurs propriétés conductrices électriques :
Conducteurs,
isolants (diélectriques),
semi-conducteurs
Les semi-conducteurs contiennent beaucoup plus de substances que les conducteurs et les isolants. Dans la fabrication d'appareils radio, les plus utilisés sont le germanium Ge à 4 valences et le silicium Si.
Le courant électrique des semi-conducteurs est déterminé par le mouvement des électrons libres et des « trous ».
Les électrons libres quittant leurs atomes créent une conductivité n (n est la première lettre du mot latin negativus - négatif). Les trous créent p - conductivité dans un semi-conducteur (p est la première lettre du mot latin positivus - positif).
Dans un conducteur pur, le nombre d’électrons libres et de trous est le même.
En ajoutant des impuretés, il est possible d'obtenir un semi-conducteur avec une conductivité majoritairement électronique ou trouée.
La propriété la plus importante des semi-conducteurs p et n est la conductivité unidirectionnelle à la jonction. Cette jonction est appelée jonction p-n.
Ajoutez de l'arsenic (antimoine) à 5 valences à un cristal de germanium (silicium) à 4 valences et nous obtenons un conducteur n.
En ajoutant de l'indium 3-valent, nous obtenons un conducteur p.
Lorsque le « plus » de la source est connecté à la région p, la transition est dite activée dans le sens direct, et lorsque le moins de la source actuelle est connecté à la région p, la transition est dite être allumé dans le sens inverse.
La conductivité unidirectionnelle des jonctions p et n constitue la base du fonctionnement des diodes semi-conductrices, des transistors, etc.
Ayant compris le semi-conducteur, commençons maintenant à étudier la diode.
Le préfixe « di » signifie deux, indiquant deux zones adjacentes de conductivité différente.
Valve de pneu de vélo (mamelon). L'air ne peut le traverser que dans une seule direction : vers la chambre. Mais il existe aussi une vanne électrique. Il s'agit d'une diode - une partie semi-conductrice avec deux fils conducteurs aux deux extrémités.
De par leur conception, les diodes semi-conductrices peuvent être planes ou ponctuelles.
Les diodes planaires ont une grande zone de jonction électron-trou et sont utilisées dans des circuits dans lesquels circulent des courants importants.
Les diodes ponctuelles se caractérisent par une petite zone de jonction électron-trou et sont utilisées dans des circuits à faibles courants.
Désignation graphique symbolique d'une diode. Le triangle correspond à la région p et est appelé anode, et le segment de droite, appelé cathode, représente la région n.
Selon la fonction de la diode, son UGO peut comporter des symboles supplémentaires.
Les principaux paramètres par lesquels les diodes sont caractérisées.
Courant de diode directe.
Courant inverse de diode.
Fixation du matériel.
Modification de la polarité de la connexion de la source d'alimentation dans un circuit contenant une diode semi-conductrice.
On connecte en série la batterie 3336L et une ampoule à incandescence MH3.5 - 0.28 (pour une tension de 3.5V et un courant incandescent de 0.28A) et on connecte ce circuit à une diode en alliage de la série D7 ou D226 pour que le positif soit fourni à l'anode de la diode directement ou à travers l'ampoule, et à la cathode – tension négative de la batterie (Fig. 3, Fig. 4). L'ampoule doit être complètement allumée. Ensuite, nous changeons la polarité de la connexion du circuit « batterie - ampoule » à l'inverse (Fig. 3, Fig. 4). Si la diode fonctionne, la lumière ne s'allume pas. Dans cette expérience, l'ampoule à incandescence remplit une double fonction : elle sert d'indicateur de courant dans le circuit et limite le courant dans ce circuit à 0,28 A, protégeant ainsi la diode des surcharges. En série avec la batterie et l'ampoule à incandescence, vous pouvez connecter un autre milliampèremètre pour un courant de 300...500 mA, qui enregistrerait le courant direct et inverse à travers la diode.
4. Point de contrôle :
Dessinez un schéma d'un circuit électrique constitué d'une source de courant continu, d'un micromoteur, de 2 diodes, afin qu'à l'aide d'interrupteurs vous puissiez changer le sens de rotation du rotor du micromoteur.
Déterminez les pôles d'une batterie de lampe de poche à l'aide d'une diode semi-conductrice.
Étudiez vous-même la conductivité des diodes sur un stand de démonstration. Etude de la conductivité unidirectionnelle d'une diode.
5. Dernier point :
évaluation du succès dans la réalisation des objectifs de la leçon (comment ils ont travaillé, ce qu'ils ont appris ou appris)
6. Moment de réflexion :
déterminer l’efficacité et l’utilité d’une leçon grâce à l’auto-évaluation des élèves.
7. Point d'information :
déterminer les perspectives pour la prochaine leçon .
8. Devoirs
Pour consolider le matériel abordé, réfléchissez aux problèmes suivants et proposez leur solution :
Comment protéger les équipements radio de l'inversion de polarité à l'aide d'une diode semi-conductrice ?
Il existe un circuit électrique qui comprend quatre éléments connectés en série - deux ampoules a et b et deux interrupteurs A et B. Dans ce cas, chaque interrupteur n'allume qu'une seule, uniquement « son » ampoule. Pour allumer les deux ampoules, vous devez fermer les deux interrupteurs en même temps.
Explique les fonctionnalités.
Les semi-conducteurs sont des substances qui peuvent à la fois conduire le courant électrique et empêcher son passage. Il s'agit d'un grand groupe de substances utilisées dans l'ingénierie radio (germanium, silicium, sélénium, ainsi que toutes sortes d'alliages et de composés chimiques tels que l'oxyde de cuivre). Presque toutes les substances présentes dans le monde qui nous entoure sont des semi-conducteurs. Le semi-conducteur le plus courant dans la natureest le silicium qui, selon des estimations approximatives, représente près de 30 % de la croûte terrestre. Pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, seuls le silicium et le germanium sont utilisés. (retrouvez-les dans le tableau de D.I. Mendeleev - Annexe 2). Quelle valence ont-ils (dans le tableau de D.I. Mendeleïev, retrouvez le numéro de la colonne dans laquelle ils se trouvent) ?
En termes de propriétés électriques, les semi-conducteurs occupent une place intermédiaire entre les conducteurs et les non-conducteurs du courant électrique. Notez dans votre cahier la définition de ce qu'est un semi-conducteur.
Considérez les trois expériences suivantes (démonstration ou affiches)
Première expérience: Chauffer le semi-conducteur
Vous voyez ce qui se passe lorsque la température augmente ? La résistance diminuera-t-elle à mesure que la température augmente ?
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
La conductivité électrique des semi-conducteurs dépend fortement de la température ambiante. À des températures très basses, proches du zéro absolu (-273), les semi-conducteurs ne conduisent pas le courant électrique et, à mesure que la température augmente, leur résistance au courant diminue. Sur cette base, des appareils thermoélectriques ont été créés.
Thermistances.Dans les semi-conducteurs, la résistance électrique dépend fortement de la température. Cette propriété est utilisée pour mesurer la température en fonction de l'intensité du courant dans un circuit avec un semi-conducteur. De tels dispositifs sont appelés thermistances ou thermistances.
Les thermistances sont l'un des dispositifs semi-conducteurs les plus simples. Les thermistances sont produites sous forme de tiges, tubes, disques, rondelles et billes dont la taille varie de plusieurs micromètres à plusieurs centimètres.
La plage de température de la plupart des thermistances est comprise entre 170 et 570 K. Mais il existe des thermistances permettant de mesurer à la fois des températures très élevées (environ 1 300 K) et très basses (environ 4 à 80 K). Les thermistances sont utilisées pour la mesure de température à distance, les alarmes incendie, etc.
Deuxième expérience : Éclairer un semi-conducteur avec de la lumière
Vous voyez ce qui se passe lorsque la lumière augmente ?
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
Si vous éclairez un semi-conducteur, sa conductivité électrique commence à augmenter. Grâce à cette propriété des semi-conducteurs, des dispositifs photovoltaïques ont été créés. Les semi-conducteurs sont également capables de convertir l'énergie lumineuse en courant électrique, par exemple les panneaux solaires.
Photorésistances.La conductivité électrique des semi-conducteurs augmente non seulement lorsqu'ils sont chauffés, mais également lorsqu'ils sont éclairés.
Vous remarquerez que lorsque le semi-conducteur est allumé, le courant dans le circuit augmente sensiblement. Cela indique une augmentation de la conductivité (diminution de la résistance) des semi-conducteurs lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Cet effet n’est pas lié au chauffage, puisqu’il peut également être observé à température constante.
La conductivité électrique augmente en raison de la rupture des liaisons et de la formation d'électrons libres et de trous dus à l'énergie de la lumière incidente sur le semi-conducteur. Ce phénomène est appelé effet photoélectrique.
Les dispositifs qui utilisent l'effet photoélectrique dans les semi-conducteurs sont appelés photorésistances ou photorésistances. La taille miniature et la haute sensibilité des photorésistances permettent de les utiliser dans une grande variété de domaines scientifiques et technologiques pour enregistrer et mesurer de faibles flux lumineux. Les photorésistances sont utilisées pour déterminer la qualité des surfaces, contrôler les dimensions des produits, etc.
Troisième expérience : Ajout d'un dopant à un semi-conducteur
Regardez ce qui se passe ?
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
Lorsque des impuretés de certaines substances sont introduites dans un semi-conducteur, leur conductivité électrique augmente fortement.
Écrivons-le dans un cahierpropriétés des semi-conducteurs
La conductivité électrique augmente avec l'augmentation de la température (thermistance)
La conductivité électrique augmente avec l'éclairage (photorésistance, panneaux solaires)
La conductivité électrique augmente lorsque certaines impuretés sont introduites dans le semi-conducteur. (diode semi-conductrice)
Les propriétés des semi-conducteurs dépendent de leur structure interne.Considérons le silicium - un élément tétravadent (montrez un modèle tridimensionnel), c'est-à-dire dans la coque externe de l'atome, il y a quatre électrons faiblement liés au noyau. Le nombre de voisins les plus proches de chaque atome de silicium est également de quatre.
L'interaction d'une paire d'atomes voisins s'effectue à l'aide d'une liaison paire-électronique, appelée liaison covalente. Un électron de valence de chaque atome participe à la formation de cette liaison. Les atomes sont si proches les uns des autres que leurs électrons de valence forment des orbites uniques autour des atomes voisins, reliant ainsi les atomes en une seule substance entière.
Esquissons l'image obtenue dans un cahier (dessin au tableau)Les élèves réalisent le même dessin dans un cahier. Ajoutons d'autres atomes voisins.
Lorsque le silicium est chauffé, l’énergie cinétique des particules augmente et les liaisons individuelles se rompent. Certains électrons deviennent libres et se déplacent entre les sites du réseau, formant un courant électrique. La conductivité des semi-conducteurs, due à la présence d'électrons libres, est appelée conductivité électronique. Lorsqu'une liaison est rompue, une position vacante avec un électron manquant se forme : un trou.
À basse température, les liaisons ne se rompent pas, donc le silicium ne conduit pas l'électricité à basse température.
La conductivité des semi-conducteurs purs, sans impuretés (conductivité intrinsèque), est réalisée par le mouvement des électrons libres (conductivité électronique) et le mouvement des électrons liés vers les sites vacants de liaisons électroniques par paires (conductivité des trous). La conductivité des semi-conducteurs dépend extrêmement des impuretés. C’est cette dépendance qui a fait des semi-conducteurs ce qu’ils sont devenus dans la technologie moderne. Il existe des impuretés donneuses et acceptrices. En présence d'une impureté donneuse dans un semi-conducteur, si de l'arsenic est ajouté au silicium, on observe un excès d'électrons, le semi-conducteur est appelén -type, en présence d'impuretés accepteurs, si de l'indium est ajouté au silicium, un excès de trous est observé, le semi-conducteur est appelé type p.
