გაკვეთილის შემაჯამებელი ნახევარგამტარების გამოყენება ნახევარგამტარების გამოყენება. გეგმა - ტექნოლოგიის გაკვეთილის მოკლე შინაარსი თემაზე: „ნახევარგამტარული დიოდი

გაკვეთილის თემა: "ნახევარგამტარული მოწყობილობები. დიოდები"

გაკვეთილის მიზანი და ამოცანები:

    საგანმანათლებლო:

ნახევარგამტარული დიოდების დანიშნულების, მოქმედებისა და ძირითადი თვისებების საწყისი კონცეფციის ფორმირება.

    საგანმანათლებლო:

გონებრივი მუშაობის კულტურის ჩამოყალიბება, პიროვნული თვისებების განვითარება - შეუპოვრობა, მონდომება, შემოქმედებითი საქმიანობა, დამოუკიდებლობა.

    საგანმანათლებლო:

ცალმხრივი გამტარობის თვისების გამოყენების სწავლა.

გაკვეთილის მატერიალურ-ტექნიკური აღჭურვილობა:

სამუშაო წიგნები, მასწავლებლის კომპიუტერი, ინტერაქტიული დაფა, პრეზენტაცია თემაზე

გაკვეთილის მიმდინარეობა:

1. ორგანიზაციული წერტილი:

(დავალება: ხელსაყრელი ფსიქოლოგიური განწყობის შექმნა და ყურადღების გააქტიურება).

2. გამეორებისთვის და განზოგადებისთვის მზადება დაფარული მასალის

რა არის ელექტრო დენი?

დენის სიძლიერე, საზომი ერთეული.

გვ – ნგარდამავალი.

ნახევარგამტარები.

დაასახელეთ გაკვეთილის თემა და მიზანი.

ნახევარგამტარები. დიოდები.

პერსპექტივის ახსნა.

თანამედროვე ელექტრონიკის შესასწავლად, უპირველეს ყოვლისა, უნდა იცოდეთ ნახევარგამტარული მოწყობილობების მუშაობის დიზაინის პრინციპები და ფიზიკური საფუძველი, მათი მახასიათებლები და პარამეტრები, ასევე ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავს მათ ელექტრონულ აღჭურვილობაში გამოყენების შესაძლებლობას.

ნახევარგამტარული მოწყობილობების გამოყენება უზრუნველყოფს უზარმაზარ ეკონომიას ელექტროენერგიის მოხმარებაში ელექტროენერგიის წყაროებიდან და შესაძლებელს ხდის მოწყობილობის ზომისა და წონის მრავალჯერ შემცირებას. ვაკუუმური მილის სიმძლავრის მინიმალური სიმძლავრე არის 0,1 W, ხოლო ტრანზისტორისთვის ის შეიძლება იყოს 1 μW, ე.ი. 100000 ჯერ ნაკლები.

3. მთავარი ეტაპი.

ახალი მასალა

    ბუნებაში ნაპოვნი ყველა ნივთიერება იყოფა სამ ჯგუფად მათი ელექტრული გამტარობის თვისებების მიხედვით:

    დირიჟორები,

    იზოლატორები (დიელექტრიკები),

    ნახევარგამტარები

    ნახევარგამტარები შეიცავს ბევრად მეტ ნივთიერებას, ვიდრე გამტარები და იზოლატორები. რადიო მოწყობილობების წარმოებაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება 4-ვალენტიანი გერმანიუმი Ge და სილიკონის Si.

    ნახევარგამტარების ელექტრული დენი განისაზღვრება თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობით და ე.წ.

    თავისუფალი ელექტრონები, რომლებიც ტოვებენ თავიანთ ატომებს, ქმნიან n-გამტარობას (n არის ლათინური სიტყვის უარყოფითი - უარყოფითის პირველი ასო). ხვრელები ქმნიან p - გამტარობას ნახევარგამტარში (p ლათინური სიტყვის positivus - დადებითი) პირველი ასოა.

    სუფთა გამტარში თავისუფალი ელექტრონებისა და ხვრელების რაოდენობა იგივეა.

    მინარევების დამატებით, შესაძლებელია ნახევარგამტარის მიღება უპირატესად ელექტრონის ან ხვრელების გამტარობით.

    p- და n- ნახევარგამტარების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ცალმხრივი გამტარობა შეერთების ადგილზე. ამ შეერთებას p-n შეერთებას უწოდებენ.

გერმანიუმის 4-ვალენტიან კრისტალს (სილიციუმი) დაამატეთ 5-ვალენტიანი დარიშხანი (ანტიმონი) და მივიღებთ n - გამტარს.

3-ვალენტიანი ინდიუმის დამატებით ვიღებთ p - დირიჟორს.

    როდესაც წყაროს „პლიუსი“ დაკავშირებულია p-რეგიონთან, გარდამავალი ნათქვამია, რომ ჩართულია წინსვლის მიმართულებით, ხოლო როდესაც მიმდინარე წყაროს მინუსი უკავშირდება p-რეგიონს, გარდამავალზე ამბობენ. იყოს ჩართული საპირისპირო მიმართულებით.

    p და n შეერთების ცალმხრივი გამტარობა არის ნახევარგამტარული დიოდების, ტრანზისტორების და სხვ.

    ნახევარგამტარის გაგებით, ახლა დავიწყოთ დიოდის შესწავლა.

    პრეფიქსი "დი" ნიშნავს ორს, რაც მიუთითებს სხვადასხვა გამტარობის ორ მიმდებარე ზონას.

ველოსიპედის საბურავის სარქველი (ძუძუს). ჰაერი მასში მხოლოდ ერთი მიმართულებით გადის - პალატაში. მაგრამ ასევე არის ელექტრო სარქველი. ეს არის დიოდი - ნახევარგამტარული ნაწილი ორივე ბოლოში ორი მავთულის მილით.

დიზაინის მიხედვით, ნახევარგამტარული დიოდები შეიძლება იყოს ბრტყელი ან წერტილი.

    პლანტურ დიოდებს აქვთ ელექტრონ-ხვრელის შეერთების დიდი ფართობი და გამოიყენება სქემებში, რომლებშიც დიდი დენები მიედინება.

    წერტილოვანი დიოდები ხასიათდება ელექტრონის ხვრელის შეერთების მცირე ფართობით და გამოიყენება სქემებში დაბალი დენებისაგან.

    დიოდის სიმბოლური გრაფიკული აღნიშვნა. სამკუთხედი შეესაბამება p-რეგიონს და ეწოდება ანოდი, ხოლო სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელსაც ეწოდება კათოდი, წარმოადგენს n-რეგიონს.

    დიოდის დანიშნულებიდან გამომდინარე, მის UGO-ს შეიძლება ჰქონდეს დამატებითი სიმბოლოები.

ძირითადი პარამეტრები, რომლითაც ხასიათდება დიოდები.

    წინა დიოდური დენი.

    დიოდური საპირისპირო დენი.

მასალის დაფიქსირება.

ელექტროენერგიის წყაროს კავშირის პოლარობის შეცვლა წრეში, რომელიც შეიცავს ნახევარგამტარ დიოდს.

ჩვენ სერიულად ვუკავშირდებით 3336L ბატარეას და MH3.5 - 0.28 ინკანდესენტურ ნათურას (3.5V ძაბვისთვის და 0.28A ინკანდესენტური დენისთვის) და ვუერთებთ ამ წრეს შენადნობის დიოდს D7 ან D226 სერიიდან ისე, რომ დადებითი იყოს. მიეწოდება დიოდის ანოდს პირდაპირ ან ნათურის მეშვეობით, ხოლო კათოდს – ბატარეის უარყოფითი ძაბვა (სურ. 3, სურ. 4). ნათურა სრულად უნდა იყოს განათებული. შემდეგ ვცვლით „ბატარეა - ნათურის“ მიკროსქემის შეერთების პოლარობას საპირისპიროზე (სურ. 3, სურ. 4). თუ დიოდი მუშაობს, შუქი არ ანათებს. ამ ექსპერიმენტში, ინკანდესენტური ნათურა ასრულებს ორმაგ ფუნქციას: ის ემსახურება როგორც დენის ინდიკატორს წრეში და ზღუდავს დენს ამ წრეში 0,28A-მდე, რითაც იცავს დიოდს გადატვირთვისგან. ბატარეასთან და ინკანდესენტურ ნათურასთან ერთად, შეგიძლიათ დააკავშიროთ კიდევ ერთი მილიამმეტრი 300...500 mA დენით, რომელიც ჩაიწერს წინა და უკუ დენს დიოდში.

4. გამშვები წერტილი:

    დახაზეთ ელექტრული წრედის დიაგრამა, რომელიც შედგება პირდაპირი დენის წყაროსგან, მიკროძრავისგან, 2 დიოდისგან, რათა გადამრთველების გამოყენებით შეცვალოთ მიკროძრავის როტორის ბრუნვის მიმართულება.

    განსაზღვრეთ ფანრის ბატარეის ბოძები ნახევარგამტარული დიოდის გამოყენებით.

    თავად შეისწავლეთ დიოდის გამტარობა სადემონსტრაციო სტენდზე. დიოდის ცალმხრივი გამტარობის შესწავლა.

5. დასკვნითი წერტილი:

გაკვეთილის მიზნების მიღწევაში წარმატების შეფასება (როგორ მუშაობდნენ, რა ისწავლეს ან ისწავლეს)

6. ამრეკლი მომენტი:

გაკვეთილის ეფექტურობისა და სარგებლიანობის დადგენა მოსწავლეთა თვითშეფასების გზით.

7. საინფორმაციო წერტილი:

მომავალი გაკვეთილის პერსპექტივების განსაზღვრა .

8. საშინაო დავალება

გაშუქებული მასალის კონსოლიდაციისთვის, იფიქრეთ შემდეგ პრობლემებზე და უზრუნველყოთ მათი გადაწყვეტა:

    როგორ დავიცვათ რადიო აღჭურვილობა პოლარობის შებრუნებისგან ნახევარგამტარული დიოდის გამოყენებით?

    არსებობს ელექტრული წრე, რომელიც მოიცავს ოთხ სერიით დაკავშირებულ ელემენტს - ორი ნათურა a და b და ორი ჩამრთველი A და B. ამ შემთხვევაში, თითოეული გადამრთველი ანათებს მხოლოდ ერთს, მხოლოდ "მის" ნათურას. ორივე ნათურის გასანათებლად საჭიროა ორივე ჩამრთველი ერთდროულად დახუროთ.

ფიზიკის ყველა გაკვეთილი მე-11 კლასი
აკადემიური დონე

1 სემესტრი

ელექტროდინამიკა

2. ელექტრო დენი

გაკვეთილი 12/23

საგანი. ნახევარგამტარული მოწყობილობები

გაკვეთილის მიზანი: მოსწავლეებს აუხსნას ნახევარგამტარული მოწყობილობების მუშაობის პრინციპი.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილი ახალი მასალის შესწავლაზე.

ᲒᲐᲙᲕᲔᲗᲘᲚᲘᲡ ᲒᲔᲒᲛᲐ

ცოდნის კონტროლი

1. რა განსაზღვრავს ნახევარგამტარის ელექტროგამტარობას?

2. რა იწვევს ხვრელების გამტარობას ნახევარგამტარში?

3. რა მინარევებს უწოდებენ დონორ მინარევებს? მიმღები?

4. რა მინარევები უნდა შევიდეს n ტიპის ნახევარგამტარის მისაღებად? p-ტიპი?

დემონსტრაციები

ფრაგმენტები ვიდეო ფილმის "ელექტრული დენი ნახევარგამტარებში".

ახალი მასალის სწავლა

1. ნახევარგამტარული დიოდი.

2. როგორ მუშაობს ტრანზისტორი?

3. ნახევარგამტარების გამოყენება.

4. ინტეგრირებული სქემები.

ნასწავლი მასალის განმტკიცება

1. ხარისხობრივი კითხვები.

2. პრობლემების გადაჭრის სწავლა.

ახალი მასალის სწავლა

ნახევარგამტარული დიოდი იყენებს p-n შეერთების ცალმხრივ გამტარობას. ასეთ დიოდს აქვს ორი კონტაქტი წრესთან დასაკავშირებლად.

ხშირად ამბობენ, რომ დიოდს აქვს უმნიშვნელო წინააღმდეგობა წინა მიმართულებით და ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა საპირისპირო მიმართულებით. თუმცა, ეს არ არის სრულიად ზუსტი განცხადება: ფაქტობრივად, ზოგადად ნახევარგამტარებისთვის და განსაკუთრებით ელექტრონულ ხვრელში გადასვლებისთვის, ოჰმის კანონი არ მოქმედებს. ამიტომ, ასეთ გამტარებში არ არის მუდმივი წინააღმდეგობა.

ნახევარგამტარული დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებელს აქვს ფორმა:

ნახევარგამტარული დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად (ამ დენს უწოდებენ ალტერნატიულ დენს), ასევე LED-ების დასამზადებლად. ნახევარგამტარული გამსწორებლები ძალიან საიმედოა და აქვთ ხანგრძლივი მომსახურების ვადა.

ნახევარგამტარული დიოდები ფართოდ გამოიყენება რადიო საინჟინრო მოწყობილობებში: რადიოები, VCR, ტელევიზორები, კომპიუტერები.

ტრანზისტორებში ნახევარგამტარები ძალიან მნიშვნელოვანია.

ტრანზისტორები არის ნახევარგამტარული მოწყობილობები ორი p-n შეერთებით.

ტრანზისტორის მთავარი ელემენტია ნახევარგამტარული კრისტალი, მაგალითად გერმანიუმი, მასში შეყვანილი დონორი და მიმღები მინარევებით. მინარევები ნაწილდება ისე, რომ ნახევარგამტარებს შორის ერთი და იგივე მინარევებით (მათ ემიტერს და კოლექტორს ეძახიან) რჩება გერმანიუმის თხელი ფენა სხვადასხვა სახის მინარევით - ამ ფენას ფუძე ეწოდება.

არსებობს ორი სახის ტრანზისტორი: p-n-p ტრანზისტორები (ნახ. ა) და n-p-n ტრანზისტორი (ნახ. ბ).

p-n-p ტიპის ტრანზისტორში ემიტერსა და კოლექტორში საგრძნობლად მეტი ხვრელია, ვიდრე ელექტრონები, ხოლო ფუძეში მეტი ელექტრონი; n-p-n ტრანზისტორში ემიტერსა და კოლექტორში უფრო მეტი ელექტრონია, ვიდრე ხვრელები და მეტი ელექტრონი ფუძეში.

განვიხილოთ p - n - p - ტიპის ტრანზისტორის მოქმედება. ტრანზისტორის სამი ტერმინალი სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე უბნებიდან არის ჩართული წრეში, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.

თუ p-n-p ტრანზისტორის საბაზისო პოტენციალი უფრო მაღალია, ვიდრე ემიტერის პოტენციალი, მაშინ ტრანზისტორი არ გადის დენი. ამრიგად, ტრანზისტორს შეუძლია იმოქმედოს როგორც ელექტრონული გადამრთველი. თუ ბაზის პოტენციალი უფრო დაბალია, ვიდრე ემიტერის პოტენციალი, მაშინ ემისტერსა და ფუძეს შორის ძაბვის უმნიშვნელო ცვლილებებიც კი იწვევს კოლექტორის წრეში მიმდინარე სიძლიერის მნიშვნელოვან ცვლილებას და, შესაბამისად, ძაბვის ცვლილებას რეზისტორზე. მნიშვნელოვანი წინააღმდეგობა.

ტრანზისტორის მუშაობის განხილვის შემდეგ დავასკვნათ, რომ ტრანზისტორის გამოყენებით შესაძლებელია ელექტრული სიგნალების გაძლიერება.

აქედან გამომდინარე, ტრანზისტორი გახდა მრავალი ნახევარგამტარული მოწყობილობის მთავარი ელემენტი.

ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე შესაძლებელს ხდის მათ გამოყენებას თერმისტორებში.

თერმისტორი არის ნახევარგამტარული თერმისტორი, რომლის ელექტრული წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად იცვლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

თერმისტორები გამოიყენება როგორც თერმომეტრები ტემპერატურის გასაზომად.

ბევრ ნახევარგამტარში ელექტრონებსა და ატომებს შორის შეერთება იმდენად სუსტია, რომ საკმარისია კრისტალების შუქით დასხივება, რათა შეიქმნას დამატებითი რაოდენობის უფასო მუხტის მატარებლები.

ფოტორეზისტორები გამოიყენება სიგნალიზაციისა და ავტომატიზაციის სისტემებში, წარმოების პროცესების დისტანციურ მართვაში, პროდუქციის დახარისხებაში და ა.შ.

ნახევარგამტარული დიოდები და ტრანზისტორები არის ძალიან რთული მოწყობილობების "სამშენებლო ბლოკები", რომელსაც ეწოდება ინტეგრირებული სქემები.

მიკროჩიპები დღეს მუშაობს კომპიუტერებსა და ტელევიზორებში, მობილურ ტელეფონებსა და ხელოვნურ თანამგზავრებში, მანქანებში, თვითმფრინავებში და სარეცხ მანქანებშიც კი.

ინტეგრირებული წრე მზადდება სილიკონის ვაფლზე. ფირფიტის ზომა არის მილიმეტრიდან სანტიმეტრამდე და ერთი ასეთი ფირფიტა იტევს მილიონამდე კომპონენტს - პაწაწინა დიოდებს, ტრანზისტორებს, რეზისტორებს და ა.შ.

ინტეგრირებული სქემების მნიშვნელოვანი უპირატესობებია მაღალი სიჩქარე და საიმედოობა, ასევე დაბალი ღირებულება. სწორედ ამის წყალობით, ინტეგრირებულ სქემებზე დაყრდნობით, შესაძლებელი გახდა რთული, მაგრამ ბევრისთვის ხელმისაწვდომი მოწყობილობების, კომპიუტერებისა და თანამედროვე საყოფაცხოვრებო ტექნიკის შექმნა.

კითხვები სტუდენტებისთვის ახალი მასალის პრეზენტაციის დროს

პირველი დონე

1. რა გამოცდილების გამოყენებით შეგიძლიათ შეამოწმოთ ნახევარგამტარული დიოდის ცალმხრივი გამტარობა?

2. რატომ უნდა იყოს ტრანზისტორის საფუძველი ძალიან პატარა?

3. რა გამტარობა შეიძლება ჰქონდეს ტრანზისტორი ფუძეს?

მეორე დონე

1. რატომ არის კოლექტორში დენი დაახლოებით ტოლი დენის ემიტერში?

2. დახურულ ყუთში მოთავსებულია ნახევარგამტარული დიოდი და რეოსტატი. მოწყობილობების ბოლოები გამოყვანილია და უკავშირდება ტერმინალებს. როგორ განვსაზღვროთ რომელი ტერმინალები ეკუთვნის დიოდს?

ნასწავლი მასალის მშენებლობა

1. როგორ იმოქმედებს მისი ფუძის სისქის გაზრდა ტრანზისტორის მუშაობაზე?

2. ცნობილია, რომ თითოეულ ტრანზისტორს აქვს ორი p-n შეერთება, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. შესაძლებელია თუ არა ერთი ტრანზისტორი ჩანაცვლება ორი დიოდით ერთნაირად დაკავშირებული?

1. დახაზეთ ძაბვის გასაძლიერებლად p - n - p ტრანზისტორის შეერთების სქემა.

2. ძაბვის გასაძლიერებლად დახაზეთ n - p - n ტრანზისტორის შეერთების სქემა.

3. რატომ გამოიყენება ორი განსხვავებული მოწყობილობის შეერთების სქემა ნახევარგამტარული დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებლების მისაღებად (იხ. ნახ. ა, ბ)?

გადაწყვეტილებები. ამ შემთხვევაში ამპერმეტრის წინაღობა არ შეიძლება ჩაითვალოს უსასრულოდ მცირე, ხოლო ვოლტმეტრის წინააღმდეგობა უსასრულოდ დიდი. ჩართვა a არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიოდის მეშვეობით უკუ დენის გასაზომად (თითქმის მთელი დენი გაივლის ვოლტმეტრს). მიკროსქემის გამოყენება შეუძლებელია წინა ძაბვის გასაზომად (ამპერმეტრზე ძაბვა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ძაბვა დიოდზე).

რაც ვისწავლეთ გაკვეთილზე

ტრანზისტორი არის ნახევარგამტარული მასალისგან დამზადებული ელექტრონული მოწყობილობა, როგორც წესი, სამი ტერმინალით, რომელიც საშუალებას აძლევს აკონტროლოს ელექტრული წრეში ელექტრული დენის სუსტი შეყვანის სიგნალის გამოყენებით.

ტრანზისტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტრული სიგნალების გასაძლიერებლად.

თერმისტორი არის ნახევარგამტარული თერმისტორი, რომლის ელექტრული წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად იცვლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ნახევარგამტარ მოწყობილობას, რომელიც იყენებს გამტარის თვისებას განათებისას მისი წინააღმდეგობის შესაცვლელად, ფოტორეზისტორი ეწოდება.

Საშინაო დავალება

1. ქვე-1: § 16 (პუნქტები 5, 6, 7, 8); ქვე-2: § 8.

Riv1 No 6.6; 6.9; 6.15.

Riv2 No 6.16; 6.17; 6.18.

Riv3 No6.28; 6.2; 6.30.

ცხრილი 2


კალენდარულ-თემატური გეგმა

კალენდარულ-თემატური გეგმა –სააღრიცხვო დოკუმენტის დაგეგმვისას, მის მიზნებს წარმოადგენს არჩეულ საგანზე გაკვეთილების თემის, მეთოდისა და აღჭურვილობის განსაზღვრა. კალენდარულ-თემატური გეგმის შედგენა გაკვეთილის სისტემატიზაციის შექმნის პირველი ნაბიჯია. წყარო დოკუმენტი აქ არის სასწავლო გეგმა. კალენდარული თემატური გეგმა ითვალისწინებს ინტერდისციპლინურ კავშირებს. თუ კალენდარულ-თემატური გეგმა შეესაბამება სასწავლო გეგმას, გაკვეთილის გეგმის შედგენისას ხელმძღვანელობენ თემატური გეგმით. კალენდარულ-თემატური გეგმა (იხ. ცხრილი 3).

გაკვეთილის განვითარება

სასწავლო გეგმის შესწავლისას მასწავლებელი გულდასმით აანალიზებს თითოეულ თემას, რაც შესაძლებელს ხდის მკაფიოდ განისაზღვროს ტრენინგის შინაარსი და დაამყაროს ინტერდისციპლინარული კავშირები. სასწავლო გეგმის მიხედვით დგება კალენდარულ-თემატური გეგმა, ხოლო კალენდარულ-თემატური გეგმის მიხედვით გაკვეთილის გეგმა. სასწავლო გეგმიდან გამომდინარე გაკვეთილის მიზნისა და შინაარსის დადგენისას განისაზღვრება ჩანაწერის შინაარსი, უნარ-ჩვევები და შესაძლებლობები, რომლებიც მოსწავლეებმა უნდა ისწავლონ ამ გაკვეთილზე. წინა გაკვეთილების გაანალიზებით და იმის დადგენით, რამდენად მოგვარებულია მათი ამოცანები, არკვევენ ხარვეზების მიზეზს და ამის საფუძველზე ადგენენ, რა ცვლილებებია საჭირო ამ გაკვეთილის განხორციელებისას. ისინი ასახავს გაკვეთილის სტრუქტურას და თითოეული ნაწილის დროს, აყალიბებენ გაკვეთილის განმავლობაში სასწავლო სამუშაოს შინაარსს და ხასიათს.


Გაკვეთილის გეგმა

ელემენტი:მასალების მეცნიერება და ელექტრორადიო მასალების ჯგუფი 636

თემა:კლასიფიკაცია და ძირითადი თვისებები

ა) საგანმანათლებლო: გააცანით მოსწავლეებს გამტარი მასალების ცნებები და ძირითადი თვისებები, ისაუბრეთ მათ მიზნებზე

ბ) განვითარება: განავითარეთ ინტერესი მასალების მეცნიერებისა და ელექტრო და რადიო მასალების მიმართ

გ) საგანმანათლებლო: განავითარეთ თვითგანათლების მოთხოვნილება

გაკვეთილის ტიპი:კომბინირებული

პრეზენტაციის მეთოდი:ძებნა

ვიზუალური საშუალებები:პოსტერი No1, PC

დრო: 90 წთ.

გაკვეთილების დროს

მე . შესავალი ნაწილი:

1. საორგანიზაციო მომენტი: შემოწმება ანგარიშის მიხედვით, დრო 2 წუთი.

2. საშინაო დავალების შემოწმება: დრო 15 წუთი.

წერილობითი გამოკითხვა ორ ვარიანტზე + 3 კვლევა დაფაზე (დანართი 1)

II . Მთავარი ნაწილი:

1. აცნობეთ ახალი თემის მიზანს

2. ახალი მასალის პრეზენტაცია დრო 40 წთ.

ა) ძირითადი ცნებები

ბ) გამტარების კლასიფიკაცია

გ) გამოყენების სფერო

3.მოსწავლის კითხვებზე პასუხების დრო 10 წუთი.

4. ახალი მატერიალური დროის გაერთიანება 20 წუთი.

წერილობითი გამოკითხვა 2 ვარიანტზე + 3 კვლევაზე დაფაზე (დანართი 2)

III . დასკვნითი ნაწილი:დრო 3 წთ.

1. შეჯამება

2. საშინაო დავალება: გვ 440 პასუხი კითხვებზე, დამოუკიდებლად განიხილავს თემებს No2, 3, 4, 5.

3. მასწავლებლის დასკვნითი სიტყვა

მასწავლებელი

ბიბლიოგრაფია

1. Lakhtin Yu. M., Leontyeva V. P. მასალების მეცნიერება. - მ.: მანქანათმშენებლობა, 1990 წ.

2. მანქანათმშენებლობის წარმოების ტექნოლოგიური პროცესები. რედაქტორი S. I. Bogodukhov, V. A Bondarenko. - ორენბურგი: OSU, 1996 წ.

დანართი 1

წერილობითი გამოკითხვა 2 ვარიანტზე

ვარიანტი 1

1 . რას სწავლობს მასალათმცოდნეობის საგანი?

2. ლითონების სახეები.

3. ლითონის კლასიფიკაცია

4. ალოტროპული ტრანსფორმაცია

5 . ლითონების თვისებები

ვარიანტი 2

1. ლითონის სიხისტის განსაზღვრა

2. Მექანიკური საკუთრება

3. პლასტიკური

4. გამძლეობა

5. ტექნოლოგიური თვისებები

დანართი 2

წერილობითი გამოკითხვა

1 - ვარიანტი

1. ნახევარგამტარული მასალები

2. ზეგამტარები

3. კრიოგამტარები

4. ნახევარგამტარული მასალების მახასიათებლები

5. მასალების ელასტიურობა

ვარიანტი 2

1. ნახევარგამტარული მასალები.

2. დიელექტრიკული მასალები

3. პლასტიურობა

4. ელასტიურობა

5. ზეგამტარები

განაცხადი 3

გაკვეთილის შეჯამება თემაზე „მასალის წარმართვა“

ტექნოლოგიებისა და ტექნიკური ცოდნის მზარდი როლი საზოგადოების ცხოვრებაში ხასიათდება მეცნიერების დამოკიდებულებით მეცნიერულ და ტექნიკურ განვითარებაზე, ტექნიკური აღჭურვილობის მზარდი, ახალი მეთოდებისა და მიდგომების შექმნით, ცოდნის სხვადასხვა დარგში პრობლემების გადაჭრის ტექნიკურ მეთოდზე დაფუძნებული. , მათ შორის სამხედრო-ტექნიკური ცოდნა. ტექნიკური ცოდნისა და ტექნიკური საქმიანობის თანამედროვე გაგება დაკავშირებულია პრობლემების ტრადიციულ დიაპაზონთან და ახალ მიმართულებებთან ტექნოლოგიასა და ინჟინერიაში, კერძოდ რთული კომპიუტერული სისტემების ტექნოლოგიასთან, ხელოვნური ინტელექტის პრობლემებთან, სისტემების ინჟინერიასთან და ა.შ.

ტექნიკური ცოდნის ცნებების დაზუსტება განისაზღვრება, პირველ რიგში, ტექნიკური ობიექტების ასახვის საგნისა და ტექნოლოგიური პროცესების სპეციფიკით. ტექნიკური ცოდნის ობიექტების შედარება სხვა ცოდნის ობიექტებთან გვიჩვენებს მათ გარკვეულ საერთოობას, რომელიც ვრცელდება, კერძოდ, ისეთ მახასიათებლებზე, როგორიცაა სტრუქტურის არსებობა, სისტემურობა, ორგანიზაცია და ა.შ. ასეთი ზოგადი მახასიათებლები აისახება ზოგადი სამეცნიერო ცნებებით "საკუთრება", "სტრუქტურა", "სისტემა", "ორგანიზაცია" და ა.შ. რა თქმა უნდა, ტექნიკური, სამხედრო-ტექნიკური, საბუნებისმეტყველო და სოციალურ სამეცნიერო ცოდნის ობიექტების ზოგადი მახასიათებლები აისახება ისეთი ფილოსოფიური კატეგორიებით, როგორიცაა „მატერია“, „მოძრაობა“, „მიზეზი“, „შედეგი“ და ა.შ. ზოგადი სამეცნიერო და ფილოსოფიური ცნებები გამოიყენება როგორც სამხედრო, ისე ტექნიკურ მეცნიერებებში, მაგრამ არ გამოხატავს მათ სპეციფიკას. ამავდროულად, ისინი ხელს უწყობენ ტექნიკური, სამხედრო-ტექნიკური ცოდნის ობიექტების შინაარსისა და მათ ასახული ტექნიკური მეცნიერებების ცნებების ღრმად და სრულად გააზრებას.

ზოგადად, ფილოსოფიური და ზოგადმეცნიერული ცნებები ტექნიკურ მეცნიერებებში მოქმედებს როგორც იდეოლოგიური და მეთოდოლოგიური საშუალება სამეცნიერო და ტექნიკური ცოდნის ანალიზისა და ინტეგრაციისთვის.

ტექნიკური ობიექტი უდავოდ არის ობიექტური რეალობის ნაწილი, მაგრამ განსაკუთრებული ნაწილი. მისი გაჩენა და არსებობა დაკავშირებულია მატერიის მოძრაობის სოციალურ ფორმასთან და ადამიანის ისტორიასთან. ეს განსაზღვრავს ტექნიკური ობიექტის ისტორიულ ხასიათს. იგი ახდენს საზოგადოების საწარმოო ფუნქციების ობიექტირებას, ის მოქმედებს როგორც ხალხის ცოდნის განსახიერება.

ტექნოლოგიის გაჩენა არის ბუნებრივი ისტორიული პროცესი, ადამიანის წარმოების საქმიანობის შედეგი.

მისი ამოსავალი წერტილი არის "ადამიანის ორგანოები". სამუშაო ორგანოების გაძლიერება, დამატება და შეცვლა არის სოციალური აუცილებლობა, რომელიც რეალიზებულია ბუნების გამოყენებით და გარდაქმნილ ბუნებრივ სხეულებში შრომითი ფუნქციების განსახიერებით.

ტექნოლოგიის ფორმირება ხდება ხელსაწყოების დამზადების პროცესში, ბუნებრივი სხეულების ადაპტირება მიზნის მისაღწევად. და ხელის ნაჯახი, და ხის ტოტი, რომელიც ხიდის ფუნქციას ასრულებს და ა.შ. - ეს ყველაფერი არის პიროვნების გაძლიერების, მისი საქმიანობის ეფექტურობის გაზრდის საშუალება. ბუნებრივი ობიექტი, რომელიც ასრულებს ტექნიკურ ფუნქციას, უკვე პოტენციურად ტექნიკური ობიექტია. იგი აღრიცხავს მისი დიზაინის მიზანშეწონილობას და სტრუქტურული გაუმჯობესების სარგებლიანობას მისი ნაწილების გადამუშავების გზით.

სტრუქტურის, როგორც მთლიანობის პრაქტიკული იდენტიფიკაცია მიუთითებს ტექნიკური ობიექტის რეალურ არსებობაზე. მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებებია ფუნქციონალური სარგებლობა, ბუნებისთვის მასალების უჩვეულო კომბინაცია და მატერიალური თვისებების დაქვემდებარება სისტემის კომპონენტებს შორის ურთიერთობაზე. ტექნიკური დიზაინი არის კომპონენტების კავშირი; ეს ბრძანება უზრუნველყოფს იარაღის ყველაზე ხანგრძლივ და ეფექტურ მოქმედებას, მისი თვითგანადგურების გამოკლებით. სტრუქტურის კომპონენტია ნაწილი, როგორც მისი საწყისი და განუყოფელი ერთეული. და ბოლოს, ტექნიკური დიზაინის დახმარებით, სოციალური აქტივობის რეჟიმი აღწევს წარმოებას. ტექნოლოგია არის სოციალური პრაქტიკის ის მხარე, რომელიც წარმოდგენილია ტექნიკური საშუალებებისა და ტრანსფორმირებული ობიექტის ურთიერთქმედებით, რომელიც განისაზღვრება მატერიალური სამყაროს კანონებით და რეგულირდება ტექნოლოგიით.

ტექნიკური პრაქტიკა ვლინდება ადამიანის ურთიერთობაში ტექნოლოგიასთან, როგორც ობიექტთან, მის ნაწილებთან და მათ კავშირებთან.

ექსპლუატაცია, წარმოება და დიზაინი მჭიდრო კავშირშია ერთმანეთთან და წარმოადგენს ტექნიკური პრაქტიკის უნიკალურ განვითარებას. როგორც ექსპლუატაციის ობიექტი, ტექნოლოგია მოქმედებს როგორც გარკვეული მატერიალური და ფუნქციური მთლიანობა, რომლის შენარჩუნება და რეგულირება მისი გამოყენების შეუცვლელი პირობაა. ექსპლუატაციაში მამოძრავებელი წინააღმდეგობა არის შეუსაბამობა აღჭურვილობის მუშაობის პირობებსა და მის ფუნქციურ მახასიათებლებს შორის. ფუნქციური მახასიათებლები გულისხმობს მუდმივ სამუშაო პირობებს, მაგრამ ოპერაციული პირობები იცვლება.

ამ წინააღმდეგობის დაძლევა მიიღწევა ტექნოლოგიაში, სტანდარტული ტექნოლოგიური ოპერაციების პოვნაში.

ნახევარგამტარები

ნახევარგამტარები- ნივთიერებების დიდი კლასი, რომელთა რეზისტენტობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება 10 -5 ადრე 10 10 Ohm∙m.

ნახევარგამტარებს აქვთ შუალედური თვისებები მეტალებსა და დიელექტრიკებს შორის. ნახევარგამტარებისთვის დამახასიათებელია არა წინააღმდეგობის სიდიდე, არამედ ის, რომ იგი ფართო დიაპაზონში იცვლება გარე პირობების გავლენის ქვეშ.

ნახევარგამტარებში შედის:

ა) ელემენტების პერიოდული სისტემის III, IV, V და VI ჯგუფების ელემენტები, მაგ სი, გე, როგორც, სე, თე;

ბ) ზოგიერთი ლითონის შენადნობები;

გ) ოქსიდები (ლითონის ოქსიდები);

დ) სულფიდები (გოგირდის ნაერთები);

ე) სელენიდები (ნაერთები სელენთან).

ნახევარგამტარების წინააღმდეგობა დამოკიდებულია:

ტემპერატურა;

ბ) განათება;

გ) მინარევების არსებობა.

ნახევარგამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა ასევე მცირდება შუქით განათებისას.

1. ნახევარგამტარების შინაგანი გამტარობა.

თვითგამტარობა- ქიმიურად სუფთა ნახევარგამტარის ელექტრული გამტარობა.

ტიპიურ ნახევარგამტარში (სილიციუმის კრისტალი სი) ატომები გაერთიანებულია კოვალენტური (ატომური) ბმა. ოთახის ტემპერატურაზე ატომების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია ნახევარგამტარულ კრისტალში არის 0.04 ევ. ეს მნიშვნელოვნად ნაკლებია ენერგიაზე, რომელიც საჭიროა ვალენტური ელექტრონის ამოსაღებად, მაგალითად, სილიციუმის ატომიდან ( 1.1 ევ). თუმცა, თერმული მოძრაობის ენერგიის არათანაბარი განაწილების ან გარე გავლენის გამო, ზოგიერთი სილიციუმის ატომები იონიზებულია. ჩამოყალიბებულია უფასო ელექტრონებიდა ვაკანტური ადგილები კოვალენტურ ბმაში - ე.წ ხვრელები. გარე ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, ხდება თავისუფალი ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობა და მოწესრიგებული მოძრაობა იმავე რაოდენობის ხვრელების საპირისპირო მიმართულებით.

ელექტრონული გამტარობაან გამტარობან -ტიპი(ლათ. უარყოფითი– უარყოფითი) – ნახევარგამტარების გამტარობა ელექტრონების გამო.

ხვრელის გამტარობაან გამტარობაგვ -ტიპი(ლათინურიდან დადებითი - დადებითი) - ნახევარგამტარების გამტარობა ხვრელების გამო.

ამრიგად, შინაგანი გამტარობანახევარგამტარი განპირობებულია ორი ტიპის გამტარობით ერთდროულად - ელექტრონულიდა ხვრელი.

2. ნახევარგამტარების მინარევის გამტარობა.

მინარევების გამტარობა- ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა, მინარევების არსებობის გამო (მინარევები არის უცხო ელემენტების ატომები).

ნახევარგამტარში მინარევების არსებობა მნიშვნელოვნად ცვლის მის გამტარობას. მაგალითად, როდესაც დაახლოებით 0,001 ატ.% ბორი შედის სილიკონში, მისი გამტარობა იზრდება დაახლოებით 10 6-ჯერ.

ძირითადად, მინარევის ატომებს აქვთ ვალენტობა, რომელიც ერთით განსხვავდება ძირითადი ატომების ვალენტობისაგან.

დონორის მინარევები- მინარევები უფრო მაღალი ვალენტურობით, რომელიც გადასცემს ნახევარგამტარს ელექტრონული გამტარობა.

ნახევარგამტარი (სილიციუმი) + დონორი (დარიშხანი) = ნახევარგამტარი ნ-ტიპი.

მიმღები მინარევები- მინარევები ქვედა ვალენტურობით, რომელიც გადასცემს ნახევარგამტარს ხვრელის გამტარობა.

ნახევარგამტარი (სილიციუმი) + მიმღები (ინდიუმი) = ნახევარგამტარი რ-ტიპი.

3. ნახევარგამტარული დიოდები და ტრიოდები. მათი განაცხადი.

ნახევარგამტარული მოწყობილობების უმეტესობის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება თვისებების გამოყენებას გვ- ნ-გარდამავალი.

ელექტრონულ ხვრელში გადასვლა(ან გვ - ნ -გარდამავალი) – სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე ორ ნახევარგამტარს შორის კონტაქტის საზღვარი.

ელექტრონებისა და ხვრელების დიფუზია ხდება ინტერფეისის გასწვრივ და როდესაც ისინი ხვდებიან, ისინი ხელახლა აერთიანებენ.

ელექტრონულ ნახევარგამტარში ინტერფეისზე რჩება დონორის მინარევების დადებითი იონები, ხოლო ხვრელ ნახევარგამტარში წარმოიქმნება მიმღების უარყოფითი იონები. Ე. წ ბარიერის ფენა(ელექტრო ორმაგი ფენა), რომლის ძაბვა ე zapმიმართულია ელექტრონული ნახევარგამტარიდან ხვრელამდე. ამ ორმაგი ფენის მეშვეობით მათ შეუძლიათ გარღვევა ნ- ნახევარგამტარი შიგნით გვ- ნახევარგამტარი შეიცავს მხოლოდ ელექტრონებს, რომლებსაც აქვთ საკმარისად მაღალი ენერგია ამისათვის. გარე ელექტრული ველი, რომელიც გამოიყენება ორ განსხვავებულ ნახევარგამტარზე, მისი მიმართულებიდან გამომდინარე, შეუძლია შეასუსტოს დამბლოკავი ფენის ველი.

ბარიერის ფენას აქვს ცალმხრივი გამტარობა: დამბლოკავი ფენა საშუალებას აძლევს დენს გაიაროს დამბლოკავი ფენის ველის საპირისპირო მიმართულებით და არ აძლევს დენს ბლოკირების ველის დამთხვევის მიმართულებით.

ნახევარგამტარული დიოდი- მოწყობილობა ერთით გვ- ნ-გარდამავალი.

ვოლტ-ამპერის მახასიათებლები- მიმდინარე დამოკიდებულება მეძაბვისგან უ, მიმართა დიოდს.

ნახევარგამტარული ტრიოდი (ან ტრანზისტორი)- მოწყობილობა ორით გვ- ნ- გადასვლები.

ტრანზისტორები (მილის ტრიოდების მსგავსად) ემსახურება სუსტი ელექტრული სიგნალების გაძლიერებას.

საკონტროლო კითხვები

1. რა ნივთიერებებს უწოდებენ ნახევარგამტარებს?

2. რით განსხვავდებიან ნახევარგამტარები გამტარებისგან და დიელექტრიკებისგან?

3. რაზეა დამოკიდებული ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა?

4. ნახევარგამტარების რა თვისებებია გამოყენებული თერმულ და ფოტორეზისტორებში?

5. როგორია ნახევარგამტარების შინაგანი გამტარობის მექანიზმი?

6. როგორ წარმოიქმნება თავისუფალი ელექტრონები და ხვრელები?

7. როგორია მინარევების გამტარობის მექანიზმი ნახევარგამტარებში?

8. რომელ მინარევებს უწოდებენ დონორს, და რომელს - აქცეპტორს?

9. როგორ ავხსნათ ცალმხრივი გამტარობა გვ- ნ-გარდამავალი?

10. რა არის დენის ძაბვის მახასიათებელი გვ- ნ-გარდამავალი? ახსენით წინა და საპირისპირო დენის წარმოქმნა.

11. რომელი მიმართულება იძლევა ნახევარგამტარულ დიოდში დენის გავლის საშუალებას?

12. რა არის ნახევარგამტარული ტრიოდი (ან ტრანზისტორი)?

განმარტავს თავისებურებებს.

ნახევარგამტარები არის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტრული დენის გამტარობა და მისი გავლის თავიდან აცილება. ეს არის რადიოინჟინერიაში გამოყენებული ნივთიერებების დიდი ჯგუფი (გერმანიუმი, სილიციუმი, სელენი, ისევე როგორც ყველა სახის შენადნობები და ქიმიური ნაერთები, როგორიცაა სპილენძის ოქსიდი). ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს თითქმის ყველა ნივთიერება არის ნახევარგამტარი. ყველაზე გავრცელებული ნახევარგამტარი ბუნებაშიარის სილიციუმი, რომელიც უხეში შეფასებით შეადგენს დედამიწის ქერქის თითქმის 30%-ს. ნახევარგამტარული მოწყობილობების წარმოებისთვის გამოიყენება მხოლოდ სილიციუმი და გერმანიუმი. (იპოვეთ ისინი D.I. მენდელეევის ცხრილში - დანართი 2). რა ვალენტობა აქვთ (დ.ი. მენდელეევის ცხრილში, იპოვეთ სვეტის ნომერი, რომელშიც ისინი მდებარეობს)?

მათი ელექტრული თვისებების მიხედვით, ნახევარგამტარებს შუა ადგილი უჭირავთ ელექტრული დენის გამტარებსა და არაგამტარებს შორის. ჩაწერეთ ბლოკნოტში განმარტება, თუ რა არის ნახევარგამტარი.

განვიხილოთ შემდეგი სამი გამოცდილება (დემონსტრაცია ან პლაკატები)

პირველი გამოცდილება: ნახევარგამტარის გათბობა


ნახეთ რა ხდება ტემპერატურის მატებისას? შემცირდება წინააღმდეგობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად?

რა დასკვნის გაკეთება შეიძლება?

ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა დიდად არის დამოკიდებული გარემოს ტემპერატურაზე. ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, აბსოლუტურ ნულთან ახლოს (-273), ნახევარგამტარები არ ატარებენ ელექტრო დენს და ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება მათი წინააღმდეგობა დენის მიმართ. ამის საფუძველზე შეიქმნა თერმოელექტრული მოწყობილობები.

თერმისტორები.ნახევარგამტარებში ელექტრული წინააღმდეგობა ძალიან დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. ეს თვისება გამოიყენება ტემპერატურის გასაზომად ნახევარგამტარის წრეში დენის სიძლიერით. ასეთ მოწყობილობებს თერმისტორებს ან თერმისტორებს უწოდებენ.

თერმისტორები ერთ-ერთი უმარტივესი ნახევარგამტარული მოწყობილობაა. თერმისტორები იწარმოება ღეროების, მილების, დისკების, საყელურებისა და მძივების სახით, რომელთა ზომებია რამდენიმე მიკრომეტრიდან რამდენიმე სანტიმეტრამდე.

თერმისტორების უმეტესობის ტემპერატურული დიაპაზონი 170-დან 570 კ-მდეა. მაგრამ არსებობს თერმისტორები როგორც ძალიან მაღალი (დაახლოებით 1300 K) ასევე ძალიან დაბალი (დაახლოებით 4 - 80 K) ტემპერატურის გასაზომად. თერმისტორები გამოიყენება დისტანციური ტემპერატურის გასაზომად, ხანძარსაწინააღმდეგო სიგნალიზაციისთვის და ა.შ.

მეორე გამოცდილება: ნახევარგამტარის განათება შუქით



ნახეთ რა ხდება, როცა შუქი იზრდება?

რა დასკვნის გაკეთება შეიძლება?

თუ ნახევარგამტარს ანათებ შუქს, მისი ელექტრული გამტარობა იწყებს მატებას. ნახევარგამტარების ამ თვისების გამოყენებით შეიქმნა ფოტოელექტრული მოწყობილობები. ნახევარგამტარებს ასევე შეუძლიათ სინათლის ენერგიის ელექტრო დენად გარდაქმნა, მაგალითად, მზის პანელები.

ფოტორეზისტორები.ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა იზრდება არა მხოლოდ გაცხელებისას, არამედ განათების დროსაც.

თქვენ შეგიძლიათ შეამჩნიოთ, რომ როდესაც ნახევარგამტარი განათებულია, წრეში დენი შესამჩნევად იზრდება. ეს მიუთითებს ნახევარგამტარების გამტარობის გაზრდაზე (წინააღმდეგობის შემცირებაზე) სინათლის ზემოქმედებისას. ეს ეფექტი არ არის დაკავშირებული გათბობასთან, რადგან ის ასევე შეიძლება შეინიშნოს მუდმივ ტემპერატურაზე.

ელექტრული გამტარობა იზრდება ობლიგაციების გაწყვეტისა და თავისუფალი ელექტრონებისა და ხვრელების წარმოქმნის გამო ნახევარგამტარზე სინათლის ინციდენტის ენერგიის გამო. ამ ფენომენს ფოტოელექტრული ეფექტი ეწოდება.

მოწყობილობებს, რომლებიც იყენებენ ფოტოელექტრო ეფექტს ნახევარგამტარებში, ეწოდება ფოტორეზისტორები ან ფოტორეზისტორები. ფოტორეზისტორების მინიატურული ზომა და მაღალი მგრძნობელობა შესაძლებელს ხდის მათ გამოყენებას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მრავალფეროვან დარგებში სუსტი სინათლის ნაკადების ჩაწერისა და გაზომვის მიზნით. ფოტორეზისტორები გამოიყენება ზედაპირების ხარისხის დასადგენად, პროდუქციის ზომების გასაკონტროლებლად და ა.შ.

მესამე გამოცდილება: ნახევარგამტარში დოპანტის დამატება

შეხედე რა ხდება?

რა დასკვნის გაკეთება შეიძლება?

როდესაც გარკვეული ნივთიერებების მინარევები შეჰყავთ ნახევარგამტარში, მათი ელექტრული გამტარობა მკვეთრად იზრდება.

რვეულში ჩავწეროთნახევარგამტარების თვისებები

ელექტრული გამტარობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად (თერმისტორი)

ელექტრული გამტარობა იზრდება განათებით (ფოტორეზისტორი, მზის პანელები)

ელექტრული გამტარობა იზრდება, როდესაც გარკვეული მინარევები შედის ნახევარგამტარში. (ნახევარგამტარული დიოდი)

ნახევარგამტარების თვისებები დამოკიდებულია მათ შიდა სტრუქტურაზე.განვიხილოთ სილიციუმი - ტეტრავადენტური ელემენტი (აჩვენეთ სამგანზომილებიანი მოდელი), ანუ ატომის გარე გარსში არის ოთხი ელექტრონი, რომელიც სუსტად არის შეკრული ბირთვთან. სილიციუმის თითოეული ატომის უახლოესი მეზობლების რაოდენობა ასევე ოთხია.

მეზობელი ატომების წყვილის ურთიერთქმედება ხორციელდება წყვილი-ელექტრონული ბმის გამოყენებით, რომელსაც კოვალენტური ბმა ეწოდება. თითოეული ატომიდან ერთი ვალენტური ელექტრონი მონაწილეობს ამ ბმის ფორმირებაში. ატომები განლაგებულია ერთმანეთთან ისე ახლოს, რომ მათი ვალენტური ელექტრონები ქმნიან ერთ ორბიტას მეზობელი ატომების გარშემო, რითაც აკავშირებს ატომებს ერთ მთლიან ნივთიერებად.

მიღებული სურათი დავხატოთ რვეულში.(ნახატი დაფაზე)მოსწავლეები ასრულებენ იმავე ნახატს რვეულში. დავამატოთ მეტი მეზობელი ატომები.


როდესაც სილიციუმი თბება, ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია იზრდება და ცალკეული ბმები იშლება. ზოგიერთი ელექტრონი ხდება თავისუფალი და მოძრაობს გისოსებს შორის, წარმოქმნის ელექტრო დენს. ნახევარგამტარების გამტარობას, თავისუფალი ელექტრონების არსებობის გამო, ელექტრონული გამტარობა ეწოდება. ბმის გაწყვეტისას წარმოიქმნება ვაკანტური პოზიცია დაკარგული ელექტრონით - ხვრელი.

დაბალ ტემპერატურაზე ბმები არ იშლება, ამიტომ სილიციუმი არ ატარებს ელექტროენერგიას დაბალ ტემპერატურაზე.

სუფთა ნახევარგამტარების გამტარობა მინარევების გარეშე (შიდა გამტარობა) ხორციელდება თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობით (ელექტრონული გამტარობა) და შეკრული ელექტრონების გადაადგილებით წყვილ-ელექტრონული ბმების ვაკანტურ ადგილებში (ხვრელების გამტარობა). ნახევარგამტარების გამტარობა უკიდურესად არის დამოკიდებული მინარევებისაგან. სწორედ ამ დამოკიდებულებამ აქცია ნახევარგამტარები ისეთებად, როგორადაც ისინი გახდნენ თანამედროვე ტექნოლოგიებში. არსებობს დონორი და მიმღები მინარევები. ნახევარგამტარში დონორის მინარევის არსებობისას, თუ სილიკონს ემატება დარიშხანი, შეინიშნება ელექტრონების სიჭარბე, ნახევარგამტარს ე.წ.ნ -ტიპი, მიმღები მინარევების არსებობისას, თუ სილიკონს ემატება ინდიუმი, შეინიშნება ხვრელების სიჭარბე, ნახევარგამტარს ეწოდება p-ტიპი.