Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1. Элементарные свойства полупроводников. Проводник - диэлектрик -
полупроводник 5
1.2. Основные свойства полупроводников 7
1.3. Понятие «дырки» 9
1.4. Характер проводимости полупроводников 11
1.5. Собственная проводимость полупроводников 11
1.6. Примесная проводимость полупроводников 14
1.6.1. Электронные полупроводники (п-типа) 15
1.6.2. Дырочные полупроводники 16
1.7. Элементы зонной теории твердого тела. Идеальная решетка 17
Глава 2. Экспериментальная часть 20
2.1. Демонстрация эксперимента по физике на тему: «Электронная и дырочная
проводимость полупроводника 20
Глава 3. Практическая часть 24
3.1. Разработка урока по физике в 10 классе на тему: «Электропроводность
полупроводников» 22
4. Заключение 32
5. Список использованной литературы 33
Из курса школьной физики известно, что вещества можно разделить по электрическим свойствам на три класса: проводники, диэлектрики и полупроводники. Это связано с тем, что эти вещества отличаются друг от друга, как по строению, так и по расположению атомов в веществе, вследствие чего и отличаются их электрические свойства, а также их поведение во внешнем
электрическом поле. Как известно, в состав любого атома входят электрически заряженные частицы: положительные - протоны, отрицательные - электроны. В нормальном состоянии атом электрически нейтрален, так как число протонов, входящих в состав ядра атома, равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра и образующих так называемые «электронные оболочки» атома. Электропроводность вещества определяется с помощью электронов во внешней валентной оболочке. Энергетические уровни внешних валентных электронов образуют валентную, или, как говорят, заполненную зону. В этой зоне электроны находятся в устойчивом связанном состоянии. Чтобы освободить какой-либо электрон из этой зоны, необходимо затратить определенную энергию. Следовательно, электроны, находящиеся в свободном состоянии, занимают более высокие энергетические уровни. Зона более высоких энергетических уровней, расположенная выше валентной зоны и отделенная от нее запрещенной зоной, объединяет незаполненные, или свободные, энергетические уровни и называется зоной проводимости или зоной возбуждения. Чтобы электрон перенести из валентной зоны в зону проводимости, необходимо ему сообщить извне энергию. Ширина запрещенной зоны, которую должен преодолеть электрон, чтобы перейти из устойчивого состояния в свободное состояние (в зону проводимости), является одним из главных критериев разделения тел на проводники, полупроводники и диэлектрики.
Целью данной работы является теоретическое изучение и описание основных свойств полупроводников при изучении зонной структуры.
Практическая значимость исследования заключается в том, что теоретически разработанная методика может быть использована учителями физики средних общеобразовательных школ, а также студентами педагогических ВУЗов во время педагогической практики.
Главным выводом зонной теории является утверждение о том, что электроны в отдельном атоме могут иметь лишь некоторые определенные значения энергии — разрешенные дискретные уровни энергии. Все остальные значения энергии оказываются запрещенными. А соответствующие им интервалы энергий — запрещенными зонами. Поскольку в полупроводниках ширина запрещенной зоны меняется в широком диапазоне, то вследствие этого в значительной мере меняется их удельная проводимость. По этой причине полупроводники классифицируют как вещества, имеющие при комнатной температуре удельную электрическую проводимость о от 10-8 до 106 Ом^см, которая зависит в сильной степени от вида и количества примесей, структуры вещества и внешних условий. В нашем случае, внешним условием является температура. А значит, перед нами стояла задача, определить зависимость электронно-дырочной проводимости от температуры.
Согласно теории электронная проводимость обусловлена направленным движением свободных электронов, а дырочная вызвана движением связанных электронов, которые, переходя от атома к атому, поочередно замещают друг друга в связях, что эквивалентно движению дырок в противоположном направлении. Проведенный мною эксперимент эту теорию подтвердил. Было наглядно продемонстрировано, как отличаются друг от друга электронная и дырочная проводимость.
С учетом вышесказанного и выполненного, я считаю, что цели поставленные, в начале моей дипломной работы полностью достигнуты.
