Носители на тока: електрони и дупки
В този урок научаваме какви са носителите на тока в полупроводниците. В кристала на силиция всеки атом е свързан с четири съседа чрез ковалентни връзки. При нагряване някой електрон може да се откъсне и да стане свободен, а на неговото място остава незаето място, наречено дупка. Дупката се държи като положителен заряд и също се премества, защото съседни електрони я запълват. В чист полупроводник електроните и дупките са в равен брой.
Какво да запомним
- В силиция атомите са свързани с ковалентни връзки.
- Дупка: незаето място в ковалентна връзка. Има положителен заряд, равен по големина на заряда на електрона.
- В чист (собствен) полупроводник токът се дължи на електрони и дупки в равен брой.
- Рекомбинация: свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват.
- При нагряване се образуват повече двойки електрон-дупка и проводимостта расте.
Пример
Ако в чист силиций при нагряване се освободят 1000 електрона, в него се образуват и 1000 дупки.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Как се нарича незаетото място в ковалентна връзка, останало след освобождаването на електрон?
- Йон
- Протон
- Дупка
- Донор
Отговор: Дупка
Дупката се държи като положителен носител на заряда.
Какви са носителите на тока в чист (собствен) полупроводник?
- Електрони и дупки в равен брой
- Само електрони
- Само дупки
- Положителни и отрицателни йони
Отговор: Електрони и дупки в равен брой
Всеки освободен електрон оставя след себе си една дупка.
Каква връзка свързва атомите в кристала на силиция?
- Йонна
- Метална
- Ковалентна
- Водородна
Отговор: Ковалентна
Всеки атом образува 4 ковалентни връзки със съседите си чрез общи електронни двойки.
Какъв заряд има дупката в полупроводника?
- Отрицателен
- Нулев
- Положителен, равен по големина на заряда на електрона
- Положителен, равен на заряда на ядрото
Отговор: Положителен, равен по големина на заряда на електрона
Липсващият електрон оставя некомпенсиран положителен заряд e.
Какво е рекомбинация в полупроводник?
- Свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват
- Атом губи електрон и се появява дупка
- Примес отдава електрон
- Кристалът се разтопява
Отговор: Свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват
Рекомбинацията е обратният процес на образуването на двойка електрон-дупка.
Какъв е зарядът на свободния електрон?
- Положителен
- Отрицателен
- Неутрален
- Променлив
Отговор: Отрицателен
Електронът е отрицателно заредена частица.
Как се нарича полупроводник без примеси?
- Примесен
- Свръхпроводник
- Собствен (чист)
- Диелектрик
Отговор: Собствен (чист)
Чистият полупроводник без примеси се нарича собствен.
Кое увеличава броя на свободните електрони в чист силиций?
- Нагряването
- Охлаждането
- Боядисването
- Намагнитването
Отговор: Нагряването
При нагряване електроните получават енергия и се откъсват от връзките.
С колко съседни атома е свързан всеки атом в кристала на силиция?
- 2 съседа
- 6 съседа
- 8 съседа
- 4 съседа
Отговор: 4 съседа
Силицият е четиривалентен и всеки атом образува 4 ковалентни връзки със съседите си.
Колко електрона образуват една ковалентна връзка?
- Един
- Два
- Три
- Четири
Отговор: Два
Ковалентната връзка е обща двойка електрони на два съседни атома.
Какво става с дупката, когато съседен електрон я запълни?
- Изчезва завинаги
- Става електрон
- Премества се
- Разделя се на две
Отговор: Премества се
Електронът оставя ново празно място там, откъдето е дошъл, т.е. дупката се премества.
В каква посока се движат дупките в електрично поле?
- По посока на полето
- Срещу полето
- Перпендикулярно на полето
- Не се движат
Отговор: По посока на полето
Дупките се държат като положителни заряди, затова се движат по посока на полето.
Как се нарича образуването на двойка свободен електрон и дупка при нагряване?
- Рекомбинация
- Поляризация
- Дифузия
- Генерация
Отговор: Генерация
Появата на двойки електрон-дупка се нарича генерация, а обратният процес е рекомбинация.
В чист силиций при нагряване са се освободили 5·1010 електрона. Колко са всички свободни носители на тока?
- 5·1010
- 2,5·1010
- 1011
- 1021
Отговор: 1011
На всеки свободен електрон има една дупка: 5·1010 + 5·1010 = 1011.
Електроните и дупките в силиций се движат в електрично поле в противоположни посоки. Каква е посоката на тока, който създават?
- Противоположна, токовете се унищожават
- Една и съща, по полето
- Само електроните дават ток
- Само дупките дават ток
Отговор: Една и съща, по полето
Отрицателни заряди срещу полето и положителни по полето дават ток в една и съща посока, затова токовете се събират.