Чем объясняется возрастание тока в цепи при освещении полупроводника
Электрический ток в полупроводниках
Зависимость проводимости полупроводников от температуры и освещенности
Полупроводники – это вещества, сопротивление которых убывает с повышением температуры, изменения освещенности, наличия примесей.
При нагревании полупроводникового термистора сила тока в цепи растет, что указывает на уменьшение его сопротивления.
При освещении полупроводникового фоторезистора сила тока в цепи растет, что указывает на уменьшение его сопротивления.
Типичными полупроводниками являются кристаллы германия (Ge) и кремния (Si).
Собственная проводимость полупроводников
В идеальном кристалле германия при низкой температуре атомы объединены ковалентной связью: свободных носителей заряда нет. При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и происходит разрыв ковалентной связи, а на их месте образуется свободное вакантное место – положительная дырка.
В идеальном кристалле четырехвалентного германия при низкой температуре атомы объединены ковалентной связью: свободных носителей заряда нет. Четыре валентных электрона связаны с четырьмя соседними атомами. При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и происходит разрыв ковалентной связи, а на их месте образуется положительная дырка.
В чистом полупроводнике электрический ток создается равным количеством электронов и дырок. Такой тип проводимости называется собственной проводимостью полупроводников.
Примесная проводимость полупроводников
При внесении примеси электрическая проводимость полупроводников увеличивается. Такой полупроводник обладает примесной проводимостью.
При добавлении донорной примеси (с большей валентностью) в полупроводнике образуются лишние электроны. Например, если в четырехвалентный кристалл германия добавить пятивалентный мышьяк, то четыре электрона мышьяка образуют ковалентные связи, а пятый остается свободным. Проводимость становится электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа.
При добавлении акцепторной примеси (с меньшей валентностью) в полупроводнике образуются лишние дырки. Например, если в четырехвалентный кристалл германия ввести трехвалентный индий, то одна ковалентная связь останется незавершенной. Проводимость становится дырочной, а полупроводник называют полупроводником p-типа.
Электронно-дырочный переход
В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой, называемый p-n-переходом. Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.
Полупроводниковые приборы и их применение
Полупроводниковый диод
Прибор, в котором используется p-n-переход, называется полупроводниковым диодом.
Электрический ток через контакт полупроводников p-n-типа:
Идет значительный ток.
Ток практически отсутствует.
Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.
Правая часть графика соответствует прямому направлению тока, а левая – обратному.
Полупроводниковый диод используется как выпрямитель переменного тока.
Транзистор
Транзистор имеет два p-n-перехода и используется как усилитель мощности в радиоэлектронных устройствах. Транзистор состоит из двух полупроводников p-типа и одного n-типа или двух полупроводников n-типа и одного p-типа. Эти переходы делят полупроводник на три области, называемые эмиттер, база, коллектор.
Интегральные схемы
На основе полупроводниковых кристаллов создаются интегральные схемы, в которых сотни тысяч элементов соединяются в единую электрическую цепь.
Полупроводники используются при создании:
Подведем итог
Полупроводники по электропроводности занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. К полупроводникам относится большая группа веществ (Si, Ge и др.). В отличие от металлов с ростом температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается.
Проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов и дырок. В чистом кристалле электроны и дырки присутствуют в равном количестве. Такой полупроводник обладает собственной проводимостью.
При наличии примесей в полупроводниках возникает примесная проводимость. При добавлении донорной примеси с валентностью на единицу больше, чем у полупроводника, один электрон остается свободным. Получается полупроводник n-типа.
Если же добавить акцепторную примесь с валентностью на единицу меньше, чем у полупроводника, то в таком полупроводнике концентрация дырок превышает концентрацию электронов. Получается полупроводник p-типа.
Область контакта полупроводников двух типов называется p-n-переходом. Важным свойством p-n-перехода является его односторонняя проводимость. Данное свойство используется в работе полупроводникового диода.
Полупроводники используются при создании транзисторов, термисторов, светодиодов, фотоэлементов, интегральных схем.
В настоящее время полупроводниковые приборы находят широкое применение в радиотехнике, автоматике, вычислительной технике, телемеханике.
Физика. 10 класс
§ 37. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости полупроводников
Полупроводники — широкий класс как неорганических, так и органических веществ в твёрдом или жидком состоянии. Полупроводники обладают многими замечательными свойствами, благодаря которым они нашли широкое применение в различных областях науки и техники. Каковы особенности строения полупроводников?
Зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещённости. Удельное сопротивление полупроводников находится в пределах от 10 –6 до 10 8 Ом · м (при Т = 300 К), т. е. во много раз меньше, чем у диэлектриков, но существенно больше, чем у металлов. В отличие от проводников удельное сопротивление полупроводников резко убывает при увеличении температуры, а также изменяется при изменении освещения и введении сравнительно небольшого количества примесей. К полупроводникам относят ряд химических элементов (бор, углерод, кремний, германий, фосфор, мышьяк, сурьма, сера, селен, теллур и др.), множество оксидов и сульфидов металлов, а также других химических соединений.
Изучить свойства полупроводников можно на опытах. Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, полупроводника и миллиамперметра ( рис. 215 ). Из опыта следует, что при нагревании полупроводника сила тока в цепи возрастает. Возрастание силы тока обусловлено тем, что при увеличении температуры сопротивление полупроводника уменьшается.
Проведём ещё один опыт. Изменяя освещённость поверхности полупроводника, наблюдаем изменение показаний миллиамперметра ( рис. 216 ). Результаты наблюдений означают, что при освещении поверхности полупроводника его сопротивление уменьшается.
Таким образом, уменьшить сопротивление полупроводника можно, либо нагревая его, либо воздействуя электромагнитным излучением, например освещая его поверхность.
Тестовые задания по физике для 10 класса по теме «Электрический ток в различных средах»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Выбранный для просмотра документ Эл. ток в газах.doc
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в газах.
1. Электроны в вакуумном диоде образуются вследствие явления…
2. Какой график соответствует вольт-амперной характеристике вакуумного диода?
А
. 1
3. Электронный пучок в осциллографе управляется…
А. Электрическим полем. Б. Магнитным полем. В. Электромагнитным полем. Г. Гравитационным полем. Д. Правильный ответ не приведён.
4. Основной причиной возникновения дугового разряда является….
А. высокое напряжение на электродах. Б. термоэлектронная эмиссия.
В. фотоэффект. Г. особенности строения электродов.
Д. особенности окружающей среды.
5. При облучении воздушного промежутка ультрафиолетовым излучением между электродами, получен ток насыщения 4 А. За 1 с ионизатор образует ____ пар ионов.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в газах.
1. Термоэлектронная эмиссия это…
А. Выбивание электронов с поверхности катода быстрыми положительными ионами.
Б. Испускание электронов при нагревании катода до высокой температуры.
В. Вырывание электронов сильным электрическим полем.
Г. Испускание электронов при освещении светом.
Д. Выделение или поглощение теплоты при прохождении постоянного тока по неравномерно нагретому однородному проводнику.
2. Потери энергии в линиях электропередач высокого напряжения в основном определяются…
А. искровым разрядом. Б. дуговым разрядом.
В. тлеющим разрядом. Г. коронным разрядом.
Д. Правильный ответ не приведён.
3. Какой график соответствует вольт-амперной характеристике газового разряда?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4 Д. 5
4. Электронный пучок в телевизоре управляется…
А. Электрическим полем. Б. Магнитным полем.
В. Электромагнитным полем. Г. Гравитационным полем.
Д. Правильный ответ не приведён.
А. 0,4 А. Б. 0,8 А. В. 1,6 А. Г. 3,2 А. Д. 0,2 А.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в газах.
1. Носителями тока в газах являются…
А. только электроны. Б. Положительные и отрицательные ионы.
В. Только положительные ионы. Г. Только отрицательные ионы.
Д. Положительные, отрицательные ионы и электроны.
2. Катодные лучи – это поток быстро летящих от катода к аноду…
А. протонов. Б. позитронов. В. нейтронов.
Г. электронов. Д. ионов.
3. Причиной свечения ламп дневного света является…
А. Искровой разряд. Б. Дуговой разряд.. В. Тлеющий разряд.
Г. Коронный разряд. Д. Правильный ответ не приведён.
4. На рисунке показана вольт – амперная характеристика для электрического тока в газе. На каком участке выполняется закон Ома.
5. Определите длину свободного пробега электрона в электронной трубке в момент возникновения ударной ионизации, если напряжённость электрического поля в трубке 2∙10 4 В/м, а работа ионизации молекул газа равна 16 эВ.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в газах.
1. Термоэлектронная эмиссия – это…
А. Излучение электронов с нагретой поверхности металлов.
Б. Излучение положительных ионов.
В. Распад атома на электроны и ионы.
Г. Распад ядер атомов.
Д. Распад атомов только на электроны.
А. Элементарные частицы. Б. Жидкости, проводящие ток.
В. Заряженные металлические тела. Г. Осветительные приборы.
Д. Жидкости, непроводящие ток.
3. Минимальный по абсолютному значению электрический заряд может быть перенесён электрическим током в вакууме….
Г. Любой, сколь угодно малый. Д. Минимальный заряд зависит от силы тока.
4. На рисунке показана вольт – амперная характеристика для электрического тока в газе. Ток достиг насыщения на участке…
5. Оцените скорость направленного движения электронов в вакуумированной электронно– лучевой трубке с разностью потенциалов между катодом и ускоряющим анодом 20 кв.
Выбранный для просмотра документ Эл. ток в полупроводниках.doc
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в полупроводниках.
1. Какими носителями электрического заряда создаётся ток в полупроводниках?
А. только электронами Б. Электронами и ионами
В. Электронами и дырками Г. Только ионами
Д. Только отрицательными ионами
2. Какой из графиков соответствует зависимости удельного сопротивления полупроводников п-типа от температуры?
3. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы без примесей?
А. ионной Б. В основном электронной
В. в основном дырочной Г. В равной степени электронной и дырочной
4. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с донорными примесями?
А. В основном электронной Б. В основном дырочной
В. В равной степени электронной и дырочной Г. Ионной
Д. Среди вариантов ответа нет правильного
5. В четырёх валентный германий добавили первый раз трёхвалентный галлий, а во второй раз пятивалентный мышьяк. Каким типом проводимости в основном будет обладать проводник в каждом случае?
В. В обоих случаях электронной. Г. В обоих случаях дырочной.
Д. Правильный ответ не приведён.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в полупроводниках.
1. При наличии донорной примеси в проводнике увеличивается:
А. число дырок Б. число свободных электронов
В. Число свободных протонов Г. Число свободных позитронов
Д. Число свободных нейтронов.
2. Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с акцепторными примесями?
А. В основном электронной Б. В основном дырочной
В. В равной степени электронной и дырочной Г. Ионной
Д. Не проводят ток.
3. На рисунке изображены две вольт-амперные характеристики для фоторезистора. Сопротивление какого фоторезистора больше? Какой график относится к освещённому фоторезистору?
Д. Правильный ответ не приведён.
4. Чем объясняется возрастание тока в цепи, при освещении полупроводника?
А. Ростом концентрации носителей заряда Б. Увеличением скорости рекомбинации
В. Возникновением объёмного заряда В. Эмиссией электронов
Г. Среди предложенных ответов нет правильного.
5. В четырёх валентный кремний добавили первый раз трёхвалентный индий, а во второй раз пятивалентный фосфор. Каким типом проводимости в основном будет обладать проводник в каждом случае?
В. В обоих случаях электронной Г. В обоих случаях дырочной.
Д. Правильный ответ не приведён.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в полупроводниках.
1. В полупроводнике проводимость обусловлена движением электронов и дырок. Что такое «дырка»?
А. Позитрон Б. Протон
В. Вакантное место с недостающим электроном Г. Положительный ион
2. При наличии акцепторной примеси в проводнике увеличивается:
А. число дырок Б. число свободных электронов
В. Число свободных протонов Г. Число свободных позитронов
Д. Число свободных нейтронов.
3. На рисунке изображены две вольт-амперные характеристики для терморезистора. Сопротивление какого терморезистора больше? Какой график относится к нагретому резистору?
4. Каково соотношение между концентрацией электронов п и концентрацией дырок р в собственном (беспримесном) проводнике?
5. Атомы какого элемента, нужно использовать в качестве примесей к германию или кремнию (4 группа в периодической системе элементов Д. И. Менделеева), чтобы получить дырочный полупроводник?
А. Элемента 3 группы Б. Элемента 4 группы
В. Элемента 5 группы Г. Элемента 2 группы Д. Элемента 1 группы
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в полупроводниках.
1. Атомы какого элемента, нужно использовать в качестве примесей к германию или кремнию (4 группа в периодической системе элементов Д. И. Менделеева), чтобы получить электронный полупроводник?
А. 3 группы Б. 4 группы
В. 5 группы Г. 2 группы Д. 1 группы
2. Чем объясняется возрастание тока в цепи при освещении полупроводника?
А. Ростом концентрации носителей заряда. Б. Увеличением скорости рекомбинации.
В. Возникновением объёмного заряда. Г. Эмиссией электронов.
Д. Правильный ответ не приведён.
3. С ростом температуры сопротивление полупроводника…
А. Не изменится. Б. С начала растёт, затем уменьшается.
В. Уменьшается. Г. С начала уменьшается, затем растёт.
Д. Нет определённости.
4
. Зависимость удельного сопротивления от температуры полупроводника без примесей представлена на графике:
5. В четырёх валентный кремний добавили первый раз трёхвалентный индий, а во второй раз пятивалентный фосфор. Каким типом проводимости в основном будет обладать проводник в каждом случае?
В. В обоих случаях электронной Г. В обоих случаях дырочной.
Д. Правильный ответ не приведён.
Выбранный для просмотра документ Элект. ток в растворах и расплавах.doc
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
1. Какой формулой даётся закон Фарадея для электролиза? (где t – время, T – температура, I – сила тока, k – коэффициент)
А. 
Б. 
В. 
Г. 
Д.
2. Какими носителями электрического заряда создаётся электрический ток в растворах или расплавах электролитов?
А. Только электронами Б. Электронами и «дырками» В. Только ионами Г. Электронами и ионами. Д. «дырками» и ионами.
3. Как изменится масса вещества, выделившегося на катоде, при прохождении электрического тока через раствор электролита при увеличении силы тока в 2 раза?
А. Не изменится. Б. Увеличится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза. Г. Уменьшится в 2 раза. Д. Уменьшится в 4 раза.
4. В процессе электролиза положительные ионы перенесли на катод за 5 секунд положительный заряд 5 Кл, отрицательные ионы перенесли на анод такой же по модулю отрицательный заряд. Чему равна сила тока в цепи?
А. 0,5 А Б. 1 А В. 2 А Г. 4 А Д. 1,5 А
5. Через растворы CuSO 4 и CuCl 2 пропустили одинаковое количество электричества. Сравните массы меди, выделившейся на катоде в обоих случаях.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
Какое минимальное значение количества электричества может быть перенесено электрическим полем через раствор или расплав электролита?
Д. правильный ответ не приведён.
2. Электрохимический эквивалент вещества в системе СИ выражается…
А. 1 кг∙Кл. Б. 1кг/Кл. В. 1 кг∙А. Г. 1 кг/А. Д. 1 Кл∙А.
3. Как изменится масса вещества, выделившегося на катоде, при прохождении электрического тока через раствор электролита при увеличении времени прохождения тока в 2 раза?
А. Не изменится. Б. Увеличится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза. Г. Уменьшится в 2 раза. Д. Уменьшится в 4 раза.
4. В процессе электролиза положительные ионы перенесли на катод за 10 секунд положительный заряд 5 Кл, отрицательные ионы перенесли на анод такой же по модулю отрицательный заряд. Чему равна сила тока в цепи?
А. 0,5 А Б. 1 А В. 2 А Г. 4 А Д. 1,5 А
5. В растворах электролитов происходит электролитическая диссоциация. Какое из приведённых ниже утверждений является неверным? Электролитическая диссоциация зависит от …
А. …. Напряжённости электрического поля Б. ….. температуры раствора
В. … концентрации раствора Г. …. диэлектрической проницаемости
Д. Все утверждения справедливы
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
1. Какими носителями электрического заряда создаётся электрический ток в растворах или расплавах электролитов?
А. Только ионами Б. Электронами и «дырками» В. Электронами и ионами.
2. Прохождение электрического тока через растворы электролитов сопровождается…
А. Тепловым действием. Б. Химическим действием.
В. Магнитным действием. Г. Магнитным и тепловым действием.
Г. магнитным, тепловым и химическим действием.
А. Не изменится. Б. Увеличится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза. Г. Уменьшится в 2 раза. Д. Уменьшится в 4 раза.
4. В процессе электролиза к катоду за 2 секунды положительные ионы переносят положительный заряд 4 Кл, к аноду отрицательные ионы переносят такой же по величине отрицательный заряд. Сила тока в цепи равна…
А. 8 А Б. 4 А В. 2 А Г. 0 Д. 6 А
5. Через растворы CuSO 4 и CuCl 2 пропустили одинаковое количество электричества. Сравните массы меди, выделившейся на катоде в обоих случаях.
Проверь себя! Тестовые задания по теме:
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
1. Какое минимальное значение количества электричества может быть перенесено электрическим полем через раствор или расплав электролита?
Г. Любое сколько угодно малое Д. правильный ответ не приведён.
2. В растворах электролитов происходит электролитическая диссоциация. Какое из приведённых ниже утверждений является неверным? Электролитическая диссоциация зависит от …
А. ….температуры раствора Б. ….. концентрации раствора
В. … диэлектрической проницаемости Г. …. Напряжённости электрического поля
Д. Все утверждения справедливы.
3. Вольт – амперная характеристика для растворов электролитов имеет вид:
А. 1
4. Если сила тока через раствор увеличится в 4 раза, а время пропускания тока уменьшится в 2 раза, то масса меди, выделившаяся при электролизе медного купороса…
А. Не изменится. Б. Увеличится в 2 раза. В. Увеличится в 8 раз. Г. Уменьшится в 2 раза. Д. Уменьшится в 8 раз.
5. При электролизе медного купороса выделяются на катоде… и аноде …
А. медь, водород. Б. водород, медь. В. медь, кислород.
Г. кислород, медь. Д. Среди предложенных ответов нет правильного.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Одним из показателей усвоения знаний по предмету является успешная сдача учащимися внешних экзаменов. В большинстве учебных заведений для оценки знаний выпускников средних школ используют тестовые задания. Поэтому в своей практике я стараюсь учить детей решать тесты, начиная с 7-го класса, на этапах актуализации имеющихся знаний и закреплении.
Обязательно включаю расчетные задачи и задания на воспроизведение, полученных знаний без их изменения, на интерпретацию графических зависимостей, требующие от учащихся умения делать логические умозаключения. Примером такого типа заданий может быть следующее: если сила тока через раствор увеличится в 4 раза, а время пропускания тока уменьшится в 2 раза, то масса меди, выделившаяся при электролизе медного купороса…
В этом случае ученик должен не просто знать закон электролиза, но и уметь проследить, как изменится одна физическая величина, при изменении двух других. При выполнении тестовых заданий на уроке использую различные формы работы учащихся. Если целью урока является обучение учащихся приемам решения тестов, организую работу в парах и группах по 4 человека (так как вариантов 4).
При проверке знаний каждый ученик работает индивидуально, но в этих случаях стараюсь применять самопроверку и взаимопроверку. Мои наблюдения показывают, что раннее обучение учащихся приемам решения тестов позволяет в будущем получать хорошие результаты, а подборка в виде небольших по объему заданий требует меньших временных затрат.
В архиве, прикрепленном к данному документу, я предлагаю подборку тестовых заданий для 10 класса по темам:
Надеюсь, мой опыт работы окажется полезным, как начинающим, так и опытным учителям.
Тестовые задания по теме: Электрический ток в газах.
1. Термоэлектронная эмиссия это…А. Выбивание электронов с поверхности катода быстрыми положительными ионами.Б. Испускание электронов при нагревании катода до высокой температуры.В. Вырывание электронов сильным электрическим полем.Г. Испускание электронов при освещении светом.Д. Выделение или поглощение теплоты при прохождении постоянного тока по неравномерно нагретому однородному проводнику.
2. Потери энергии в линиях электропередач высокого напряжения в основном определяются…А. искровым разрядом. Б. дуговым разрядом.В. тлеющим разрядом. Г. коронным разрядом.Д. Правильный ответ не приведён.
Тестовые задания по теме: Электрический ток в газах.
1. Носителями тока в газах являются…А. только электроны. Б. Положительные и отрицательные ионы.В. Только положительные ионы. Г. Только отрицательные ионы.Д. Положительные, отрицательные ионы и электроны.
2. Катодные лучи – это поток быстро летящих от катода к аноду…А. протонов. Б. позитронов. В. нейтронов.Г. электронов. Д. ионов.
3. Причиной свечения ламп дневного света является…А. Искровой разряд. Б. Дуговой разряд.. В. Тлеющий разряд.Г. Коронный разряд. Д. Правильный ответ не приведён.
4. На рисунке показана вольт – амперная характеристика для электрического тока в газе. На каком участке выполняется закон Ома.А. О-А. Б. А-В. В. В-СГ. С-D. Д. D- Е.
5. Определите длину свободного пробега электрона в электронной трубке в момент возникновения ударной ионизации, если напряжённость электрического поля в трубке 2∙104 В/м, а работа ионизации молекул газа равна 16 эВ.А. 32∙10-4. Б. 8∙10-4 м. В. 4∙10-4 м. Г. 2∙10-4 м. Д. 10-4 м.