§ 37. Электрычны ток у паўправадніках. Уласная і прымесная праводнасці паўправаднікоў
Тэхнічнае прымяненне паўправаднікоў. Прыборы, работа якіх заснавана на ўласцівасці паўправаднікоў змяняць сваё супраціўленне пры змяненні тэмпературы, называюць тэрмістарамі або тэрмарэзістарамі.
Тэрмарэзістары (мал. 222) выкарыстоўваюць для аховы тэлефонных станцый і ліній ад токавых перагрузак, для пускаахоўных рэле кампрэсараў халадзільнікаў, запальвання люмінесцэнтных лямпаў, падагрэву дызельнага паліва; у розных электранагравальных прыладах: награвальных рашотках цеплавентылятараў, сушылках для абутку.
Прыборы, работа якіх заснавана на ўласцівасці паўправаднікоў змяняць сваё супраціўленне пры змене асветленасці іх паверхні, называюць фотарэзістарамі або фотасупраціўленнямі (мал. 223). Іх выкарыстоўваюць для рэгістрацыі слабых патокаў святла, пры сартаванні і падліку гатовай прадукцыі, для кантролю якасці і гатоўнасці самых розных дэталей; у паліграфічнай прамысловасці для выяўлення абрываў папяровай стужкі, кантролю за колькасцю аркушаў паперы, якія падаюцца ў друкарскую машыну; у медыцыне, сельскай гаспадарцы і іншых галінах.
Шырокае прымяненне знаходзяць паўправадніковыя дыёды, якія з’яўляюцца асноўнымі элементамі выпрамнікоў пераменнага току і дэтэктараў электрамагнітных сігналаў. З дапамогай паўправадніковых дыёдаў можна ажыццявіць непасрэднае ператварэнне энергіі электрамагнітнага выпраменьвання ў электрычную энергію. Такія дыёды называюць фотадыёдамі (мал. 224).
У электрычных прыладах (схемах) выкарыстоўваюць транзістар — прыбор, прызначаны для ўзмацнення, генерацыі, пераўтварэння і камутацыі сігналаў у электрычных ланцугах.
Святловыпраменьваючы дыёд (святлодыёд) — гэта паўправадніковы прыбор, які пераўтварае электрычную энергію непасрэдна ў светлавое выпраменьванне. Ён уяўляе з сябе мініяцюрны паўправадніковы дыёд, змешчаны ў празрысты корпус (мал. 225). Выкарыстоўваючы святлодыёды, вырабляюць, напрыклад, святлодыёдныя свяцільнікі (мал. 226).
1. Для сартавання і падліку дэталей шырока прымяняюць фотарэзістары. Якой уласцівасцю паўправаднікоў можна растлумачыць дзеянне гэтага прыбора?
2. На малюнку 227 прыведзены графікі залежнасці сілы току ад напружання для тэрмарэзістара. Які з графікаў адпавядае найбольш нізкай тэмпературы тэрмарэзістара? Вызначце супраціўленне тэрмарэзістара пры найбольш высокай тэмпературы.
З гісторыі фізікі
У 2000 г. ураджэнцу Беларусі Жарэсу Іванавічу Алфёрававу (1930–2019) і разам з ім амерыканскім вучоным Герберту Крэмеру і Джэку Кілбі была прысуджана Нобелеўская прэмія па фізіцы за «даследаванне паўправадніковых гетэраструктур, лазерных дыёдаў і звышхуткіх транзістараў».
1. Якая будова паўправаднікоў (на прыкладзе крышталя германію)?
2. Якая прырода электрычнага току ў паўправадніках?
3. Растлумачце механізм уласнай праводнасці паўправаднікоў.
4. Як залежыць супраціўленне паўправаднікоў ад тэмпературы? ад асветленасці?
5. Што называюць прымеснай праводнасцю паўправаднікоў?
6. Пры якой умове ў прымесным паўправадніку ўзнікае электронная праводнасць? Прывядзіце прыклады.
7. Пры якой умове ў прымесным паўправадніку ўзнікае дзірачная праводнасць? Прывядзіце прыклады.
8. Прывядзіце прыклады выкарыстання паўправадніковых прыбораў.
9. Ці можа назірацца ў паўправаднікоў з'ява звышправоднасці? Чаму?
10. У чым адрозненне залежнасці электрычнай праводнасці металічных праваднікоў, паўправаднікоў і дыэлектрыкаў ад тэмпературы? Чым гэта тлумачыцца?
11. У якім выпадку паўправаднік можа праяўляць уласцівасці дыэлектрыка?
