Номер 18.1, страница 94 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 18. Полупроводники и полупроводниковые приборы - номер 18.1, страница 94.

Условие.

18.1. Какие вещества называют полупроводниками?

Решение.

18.1. Какие вещества называют полупроводниками?

Полупроводниками называют вещества, которые по своей удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками (изоляторами). Удельное сопротивление $ \rho $ полупроводников при комнатной температуре лежит в широком диапазоне — примерно от $10^{-5}$ до $10^{8} \, \text{Ом} \cdot \text{м}$. Для сравнения, у хороших проводников (например, серебра, меди) удельное сопротивление составляет порядка $10^{-8} - 10^{-6} \, \text{Ом} \cdot \text{м}$, а у диэлектриков (например, кварца, фарфора) — $10^{10} - 10^{22} \, \text{Ом} \cdot \text{м}$.

Однако главное отличие полупроводников заключается не столько в величине проводимости, сколько в её сильной зависимости от внешних условий и наличия примесей. Основные особенности полупроводников:

• Зависимость от температуры: В отличие от металлов, у которых сопротивление растет с повышением температуры, у полупроводников сопротивление экспоненциально уменьшается при нагревании. Это происходит потому, что тепловая энергия разрывает ковалентные связи в атомах, создавая свободные носители заряда — электроны и так называемые «дырки» (положительно заряженные вакансии), что и увеличивает проводимость.
• Зависимость от освещения: Электропроводность полупроводников может значительно возрастать под действием света. Энергия фотонов света, поглощаемых веществом, также идет на образование пар электрон-дырка, увеличивая концентрацию носителей заряда. Это явление называется внутренним фотоэффектом.
• Зависимость от примесей: Введение в кристалл чистого полупроводника ничтожно малого количества атомов других элементов (процесс легирования) способно изменить его проводимость на много порядков. В зависимости от типа примеси можно получить полупроводники с преимущественно электронной проводимостью (n-тип) или дырочной проводимостью (p-тип).

С точки зрения зонной теории, у полупроводников существует запрещённая зона (энергетическая щель) между полностью заполненной электронами валентной зоной и пустой зоной проводимости. Ширина этой зоны не очень велика (обычно $ < 3 \, \text{эВ} $), поэтому электроны могут преодолеть её за счет тепловой энергии или энергии фотонов.

К наиболее известным полупроводникам относятся химические элементы кремний (Si) и германий (Ge), а также химические соединения, такие как арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CdS) и многие другие.

Ответ: Полупроводники — это вещества, занимающие по своей электропроводности промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, чья проводимость сильно зависит от температуры, освещения и наличия примесей, что обусловлено их внутренней электронной структурой.