Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы)

Односторонняя проводимость контактов двух полупроводников (или металла с полу­проводником) используется для выпрямления и преобразования переменных токов. Если имеется один электронно-дырочный переход, то его действие аналогично дейст­вию двухэлектродной лампы — диода. Поэтому полупроводниковое устройство, содержащее один переход, называется полупроводниковым (кристаллическим) диодом. Полупроводниковые диоды по конструкции делятся на точечные и плоскостные.

 

Рис. 20.5

В качестве примера рассмотрим точечный германиевый диод (рис. 20.5), в котором тонкая вольфрамовая проволока 1 прижимается к n-германию 2 острием, покрытым алюминием. Если через диод в прямом направлении пропустить кратковременный импульс тока, то при этом резко повышается диффузия А1 в Ge и образуется слой германия, обогащенный алюминием и обладающий p-проводимостью.

На границе этого слоя образуется -переход, обладающий высоким коэффициентом выпрямле­ния. Благодаря малой емкости контактного слоя точечные диоды применяются в каче­стве детекторов (выпрямителей) высокочастотных колебаний вплоть до сантимет­рового диапазона длин волн. Потери тепла захороненного блока с отходами Пример. Активные отходы с перерабатывающего завода были остеклованы в виде цилиндров с диаметром D = 0,3 м. Цилиндры были захоронены один за другим в желобе под землей на глубине х = 7 м. Энерговыделение в цилиндрах за счет распада продуктов деления составляет 1 кВт/м тепла. Рассчитайте температуру поверхности цилиндров Т1, предполагая, что температура почвы Т2 составляет 200, а теплопроводность 1 Вт/(м К).

Рис. 20.6

Принципиальная схема плоскостного меднозакисного (купроксного) выпрямителя дана на рис. 20.6. На медную пластину с помощью химической обработки наращивается слой закиси меди Сu2О, который покрывается слоем серебра. Серебряный электрод служит только для включения выпрямителя в цепь.

Часть слоя Сu2О, прилегающая к меди и обогащенная ею, обладает электронной проводимостью, а часть слоя Сu2О, прилегающая к Ag и обогащенная (в процессе изготовления выпрямителя) кислоро­дом, — дырочной проводимостью. Таким образом, в толще закиси меди образуется запирающий слой с пропускным направлением тока от Сu2О к Сu ().

Распространенными являются также селеновые диоды и диоды на основе арсенида галлия и карбида кремния. Рассмотренные диоды обладают рядом преиму­ществ по сравнению с электронными лампами (малые габаритные размеры, высокие к.п.д. и срок службы, постоянная готовность к работе и т. д.), но они очень чувст­вительны к температуре, поэтому интервал их рабочих температур ограничен (от —70 до + 120°С). -Переходы обладают не только прекрасными выпрямляющими свойст­вами, но могут быть использованы также для усиления, а если в схему ввести обратную связь, то и для генерирования электрических колебаний. Приборы, предназначенные для этих целей, получили название полупроводниковых триодов или транзисторов (первый транзистор создан в 1949 г. американскими физиками Д. Бардином, У. Браттейном и У. Шокли; Нобелевская премия 1956 г.).

Для изготовления транзисторов используются германий и кремний, так как они характеризуются большой механической прочностью, химической устойчивостью и большей, чем в других полупроводниках, подвижностью носителей тока.

Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое число. Дефект массы и энергия связи ядра.

В настоящее время твердо установлено, что атомные ядра различных элементов состоят из двух частиц – протонов и нейтронов.

Схема установки для обнаружения нейтронов

Нейтрон – это элементарная частица. Ее не следует представлять в виде компактной протон-электронной пары, как первоначально предполагал Резерфорд.

Энергия связи ядер. Для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными

Рассчитаем в качестве примера энергию связи ядра гелия, в состав которого входят два протона и два нейтрона.

Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными.

Ядерные силы. Модели ядра

Капельная модель (Н. Бор, Я. И. Френкель, 1936) — простейшая и исторически первая модель ядра; она базируется на анало­гии в поведении нуклонов в ядре и молекул в капле жидкости.

Высшая математика Лекции, конспекты, курсовые, примеры решения задач