Тип Урока: Комбинированный.

Цель Урока: Пояснить Природу Возникновения Тока В Полупроводниках, Показать Практическое Применение Полупроводников.

Оборудование: Термистор, Аккумулятор, Гальванометр, Спиртовка, Фоторезистор.

План урока

Этапы

Время

Приемы и методы

I. Контроль и коррекция знаний и умений учащихся

15 мин

Самостоятельная работа учащихся; записи в тетрадях

П. Изучение нового материала

15—20

Мин

Пояснения учителя; демонстрации; записи на доске и в тетрадях

III. Закрепление нового материала

5—10

Мин

Беседа; ответы с места

IV. Домашнее задание

1—2

Мин

Комментарий учителя; записи на доске и в дневниках


Ход урока

I. Контроль И Коррекция Знаний И Умений Учащихся

Самостоятельную работу для проверки знаний и умений учащихся можно провести по пособию [3] или воспользовавшись следующими заданиями.

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Для определения электрохимического эквивалента меди через

водный раствор сульфата меди в течение 5 мин пропускали

электрический ток 1,2 А. Масса катода в результате опыта

увеличилась на 120 мг. Какое значение электрохимического

Эквивалента получено? (Ответ: k= 3,33-107------------------- .)

КЛ

2. Чем можно объяснить, что раствор, в котором имеются ионы,

в целом электрически нейтрален?

Вариант 2

1. В цепь электролитической ванны последовательно включен амперметр, показания которого равны 1,5 А. Какую поправку следует внести в показания амперметра, если за 10 мин прохождения тока на катоде ванны отложилось 0,316 г меди? {Ответ: АI= 0,1 А.)

2. Что называют гальваностегией? Где она применяется?

II. Изучение Нового Материала

Подавляющее большинство веществ (4/5 объема земной коры) не являются ни высоко совершенными изоляторами (янтарь, фарфор), ни хорошими проводниками (металлы), а занимают промежуточное положение по своей удельной электропроводимости (см. таблицу).

Металл

Удельное сопротивление,

ОМ М (при 20 °С)

Полупроводник

Удельное сопротивление,

ОМ М (при 20 °С)

Диэлектрик

Удельное сопротивление,

ОМ М (при 20 °С)

Серебро

1,6 108

Германий

К 1 Г\~^

Стекло

О -| г\И

Медь

1,7 10 8

Селен

102 —104

Фарфор

О -| г\12

Алюминий

2,8-8

Бор

6103

Смола

51014

Сталь

1,2 10 7

Кремний

104

Парафин

О 1 г\16







Характерное свойство полупроводников — способность резко изменять сопротивление под влиянием внешних воздействий. Это свойство стало известно человеку с конца XIX в., его физическая суть была объяснена в 30-х годах XX В., а практическое применение нашли в 50-х годах XX В.

Демонстрация 1. Включив термистор (из комплекта полупроводниковых приборов) в цепь, содержащую аккумулятор и гальванометр, обращаем внимание на то, что стрелка гальванометра отклоняется незначительно, то есть ток в цепи мал. Полупроводник нагреваем рукой (или в пламени спиртовки). При этом наблюдаем увеличение силы тока в цепи (стрелка отклоняется почти на всю шкалу).

Вывод: При нагревании удельное сопротивление полупроводника (в отличие от металла) уменьшается, при охлаждении — соответственно увеличивается. При температуре, близкой к абсолютному нулю (T ≈ -273 °С), все полупроводники становятся диэлектриками.

Демонстрация 2. Термистор в первой цепи заменяем фоторезистором и демонстрируем зависимость сопротивления полупроводника от освещенности: с увеличением освещенности сопротивление полупроводника резко падает (в отличие от металлов, сопротивление которых от освещенности практически не зависит).

Благодаря своей высокой чувствительности к внешним воздействиям полупроводники широко применяются в технике. Это свойство можно использовать для автоматического управления различными устройствами. Рассмотрим, например, простейшее термореле (рис. 67), которое может быть использовано для сигнализации о том, что в электропечи, инкубаторе и так далее достигнута заданная температура.


Цепь 1

Цепь 2



Я


Реле


Нагревательный элемент

Терморезистор

Рис. 67


Воздух (например, в инкубаторе) нагревают с помощью нагревательного элемента. С повышением температуры воздуха растет и температура терморезистора, что приводит к уменьшению его электрического сопротивления и, как следствие, увеличению силы тока в цепи 1. При достижении силой тока определенного значения реле срабатывает и подвижный контакт Я В цепи 2 Отходит от неподвижного контакта К. Таким образом, цепь 2 Размыкается.

Термисторы служат очень чувствительными термометрами, которые позволяют фиксировать изменение температуры всего на одну миллионную долю градуса.

Далее на примере германия или кремния рассматривается собственная и примесная проводимость полупроводников.

Полупроводниковые устройства широко применяются в современной радиотехнике, автоматике и т. д. НА искусственных спутниках Земли установлены полупроводниковые солнечные батареи, в которых солнечная энергия преобразуется в электрическую. Солнечные батареи большой площади могут быть установлены на крышах домов с целью получения энергии для обогрева помещений. Полупроводниковые реле, обладая исключительно малыми размерами и долговечностью, управляют сложными станками и целыми автоматическими линиями.

III. Закрепление Нового Материала

Вопросы для организации беседы

• В чем состоит различие зависимости сопротивления полупроводников и металлов от температуры?

• Какие подвижные носители зарядов имеются в чистом полупроводнике?

• В цепь включены последовательно лампочка и термистор. Почему лампочка загорается не сразу, а через некоторое время после замыкания цепи?

• Как объяснить уменьшение удельного сопротивления полупроводника с повышением температуры?

• Какие носители заряда являются основными в полупроводнике w-типа, /?-типа? Какие примеси используются для этого?

• Какого типа будет проводимость германия, если к нему добавить в качестве примеси фосфор? цинк? калий?

• Почему сопротивление металлов при изменении освещенности практически не изменяется, а сопротивление полупроводников изменяется заметно?




IV. Домашнее Задание

1. Выучить теоретический материал урока.

2. Выполнить задания.

I, ТА