Содержание и методика изучения темы "Электрический ток в полупроводниках" в современной школе
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
? волны l излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.
Инжекционные лазеры. Лазер на р-n-переходе представляет собой полупроводниковый диод, у которого две плоскопараллельные поверхности, перпендикулярные р-n-переходу, образуют оптический резонатор (коэффициент отражения от граней кристалла ~20-40%). Инверсия населённостей достигается при большой плотности прямого тока через диод (порог генерации соответствует току ~1 кА/см2, а при пониженной температуре ~ 102А/см2). Для получения достаточно интенсивной инжекции применяют сильно легированные полупроводники.
Инжекционные лазеры на гетеропереходе (появились в 1968) представляют собой, например, двусторонние гетероструктуры. Активный слой (GaAs) заключён между двумя полупроводниковыми гетеропереходами, один из которых (типа р-n) служит для инжекции электронов, а второй (типа р-р) отражает инжектированные электроны, препятствуя их диффузионному растеканию из активного слоя (электронное ограничение). При одинаковом токе накачки в активном слое гетероструктуры достигается большая концентрация электронно-дырочных пар и, следовательно, большее оптическое усиление, чем в полупроводниковых лазерах на р-n-переходах. Другое преимущество гетероструктуры состоит в том, что образованный активным слоем диэлектрический волновод удерживает излучение, распространяющееся вдоль структуры, в пределах активного слоя (оптическое ограничение), благодаря чему оптическое усиление используется наиболее эффективно. Они находят широкое применение как управляемые источники света в оптоволоконных линиях связи. Также, они используются в различном измерительном оборудовании, например лазерных дальномерах. Другое распространённое применение - считывание штрих-кодов. Лазеры с видимым излучением, обычно красные и иногда зелёные - в целеуказателях. Инфракрасные и красные лазеры - в проигрывателях CD- и DVD-дисков. Синие лазеры - в выходящих в настоящее время на рынок устройствах HD DVD и Blu-Ray. Исследуются возможности применения полупроводниковых лазеров в быстрых и недорогих устройствах для спектроскопии.
До момента разработки надёжных полупроводниковых лазеров, в проигрывателях CD и считывателях штрих-кодов разработчики вынуждены были использовать небольшие гелий-неоновые лазеры.
1.2.5 Термистор
Терморезистор (от термо. и резистор), термистор, термосопротивление, полупроводниковый резистор, обладающий свойством существенно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Термистор - один из наиболее простых полупроводниковых приборов. Главные параметры термистора - диапазон рабочих температур и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), определяемый как относительное приращение сопротивления (в %) при изменении температуры на 1 К. Различают термисторы с отрицательным ТКС (ОТ), у которых электрическое сопротивление с ростом температуры убывает, и с положительным ТКС (ПТ), у которых оно возрастает. Для изготовления ОТ используют: смеси окислов переходных металлов (например, Mn, Со, Ni, Cu); Ge и Si, легированные различными примесями; карбид кремния (SiC). Диапазон рабочих температур большинства ОТ лежит в пределах от 170-210 К до 370-570 К с ТКС при комнатных температурах. Существуют ОТ высокотемпературные (900-1300 К) и низкотемпературные (4,2-77 K). Из ПТ наиболее важны термисторы, материалом для которых служат твёрдые растворы на основе титаната бария BaTiO3 (легированные лантаном, церием, висмутом и т. д.); такие ПТ часто называются позиторами. В области температур, близких к сегнетоэлектрическому фазовому переходу, их сопротивление при повышении температуры резко увеличивается (на несколько порядков), и в небольшом (~5 К) интервале температур их ТКС может достигать 50% К и более.
Термисторы выпускаются в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок. Размеры термисторов варьируют от нескольких мкм до нескольких см. На основе термисторов разработаны системы и устройства дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации и теплового контроля, температурной компенсации различных элементов электрической цепи, измерения вакуума и скорости движения жидкостей и газов, а также мощности измерители и др.
1.2.6 Транзистор и его виды
ТРАНЗИСТОР - трансформатор резистивности, полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электропроводностью посредством электрического сигнала. Это позволяет управлять величиной электрического тока и усиливать его. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем, где их размеры не превышают 0,025 мм. В связи с тем, что транзисторы очень легко приспосабливать к различным условиям применения, они почти полностью заменили электронные лампы. На основе транзисторов и их применений выросла широкая отрасль промышленности - полупроводниковая электроника
Полевой транзистор
Полевой транзистор - полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного направлению тока электрического поля, создаваемого входным сигналом.
Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы называются униполярными (в отличие от биполярных). По физической структуре и механизму работы полевые транзисторы условно делят на 2 группы. Первую образуют тра