Номер 11, страница 118, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 22. Полупроводники и полупроводниковые приборы - номер 11, страница 118.

Условие.

11. Как устроен полупроводниковый диод? Каково его основное свойство?

Решение.

Как устроен полупроводниковый диод?

Полупроводниковый диод — это электронный прибор, созданный на базе кристалла полупроводника (чаще всего кремния или германия), в котором сформированы две области с разным типом проводимости. Основой диода является p-n переход.

1. Область p-типа (p — positive, положительный). Эту область получают, добавляя в чистый полупроводник акцепторную примесь (например, индий или бор). В результате в кристаллической решетке появляются «дырки» — вакантные места для электронов, которые ведут себя как положительно заряженные частицы и являются основными носителями заряда в этой области.

2. Область n-типа (n — negative, отрицательный). Эту область создают путем введения донорной примеси (например, мышьяка или фосфора). Атомы примеси отдают свои электроны в кристалл, создавая избыток свободных электронов, которые являются основными носителями заряда в этой области.

На границе соприкосновения этих двух областей (p-n переходе) происходит взаимная диффузия основных носителей заряда: электроны из n-области перемещаются в p-область и рекомбинируют (заполняют) там дырки, а дырки из p-области переходят в n-область. Это приводит к образованию вблизи границы обедненного слоя, который практически лишен свободных носителей заряда. В этом слое возникает внутреннее электрическое поле, которое препятствует дальнейшей диффузии.

Ответ: Полупроводниковый диод устроен на основе кристалла полупроводника, в котором созданы две смежные области: одна с электронной проводимостью (n-типа), другая с дырочной проводимостью (p-типа). Граница между этими областями называется p-n переходом.

Каково его основное свойство?

Основное и важнейшее свойство полупроводникового диода — это односторонняя проводимость. Диод хорошо пропускает электрический ток в одном направлении и очень плохо — в обратном. Это свойство напрямую связано с поведением p-n перехода при подключении внешнего напряжения.

1. Прямое включение (диод открыт). Если к p-области подключить положительный полюс источника напряжения, а к n-области — отрицательный, то внешнее электрическое поле ослабляет внутреннее поле p-n перехода. Обедненный слой сужается, и основные носители заряда (электроны и дырки) получают возможность двигаться через переход, создавая значительный электрический ток (прямой ток). Сопротивление диода в этом состоянии очень мало.

2. Обратное включение (диод закрыт). Если к p-области подключить отрицательный полюс, а к n-области — положительный, то внешнее поле усиливает внутреннее поле p-n перехода. Обедненный слой расширяется, что препятствует движению основных носителей заряда через переход. В результате ток через диод практически отсутствует (протекает лишь очень малый обратный ток, обусловленный движением неосновных носителей). Сопротивление диода в этом состоянии очень велико.

Благодаря этому свойству диоды широко используются для выпрямления переменного тока, детектирования сигналов и в качестве защитных элементов в электронных схемах.

Ответ: Основное свойство полупроводникового диода — односторонняя проводимость, то есть способность хорошо проводить ток в одном направлении (при прямом включении) и практически не проводить его в обратном (при обратном включении).