22. Электрический ток в вакууме. Двухэлектродная электронная лампа.

Пол­ный вакуум является идеальным изолятором. Для того чтобы через пространство, в котором создан высокий вакуум, пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство свободные электроны. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, помещая в вакуум металлическую проволоку, которую можно включать в электрическую цепь.

На управлении движе­нием свободных электронов в вакууме с помощью электрического поля основано устройство электронных ламп, которые по внешнему виду похожи на лампу.

Простейшую электронную лампу с двумя электродами называют двухэлектродной лампой или диодом.

Когда анодная батарея отключена, а катод накален, то свободные электроны, находящиеся внутри лампы, держатся в непосредствен­ной близости от катода и создают отрицательный пространственный заряд, который называют электронным облаком.

Электронные лампы замечательны тем, что они пропускают ток только в одном направлении. Этим обусловлено важнейшее применение диода в технике для выпрямления переменного тока.

Вольт-амперную характеристику диода, снятую при постоянной температуре накала катода, называют анодной харак­теристикой.

23. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Изучение электропроводности веществ привело к открытию таких материалов, у которых электропроводность оказа­лась промежуточной между проводниками и диэлектриками (рис. 21.1). Эти вещества назвали полупроводниками. К ним в первую очередь относятся элементы IV группы таблицы Менделее­ва германий и кремний, а также карбид кремния, селен, соеди­нения элементов III группы с элементами V группы и многие дру­гие вещества. Удельное сопротивление полупроводников находится в пределах от 10⁴ до 10^-5 Ом*м.

У полупроводников, как и у диэлектриков, примеси значитель­но уменьшают их сопротивление. Специальным подбором примесей можно изменять сопротивление полупроводников в нужном на­правлении. Поэтому примесные полупроводники имеют широкое применение в современной технике.

Беспримесные полупроводники.

При переходе электрона в свободное состояние в оболочке атома полупроводника остаётся свободное место, которое принято называть дыркой.

Нагревание полупроводника ведет к образованию, или к генерации, пар подвижных носителей зарядов «электрон — дырка».

Если в полупроводнике исчезают сразу два свободных носителя за­рядов, то происходит рекомбинация пары «электрон — дырка».

Проводимость чистых по­лупроводников наполовину дырочная и наполовину электронная. Такую проводимость принято называть собственной про­водимостью полупроводников.

Примесные полупроводники.

Положительно заря­женные атомы мышьяка связаны с решеткой (локализованы) и не могут перемещаться под действием сил внешнего электри­ческого поля, а свободные электроны (по одному от каждого атома примеси) являются подвижными носителями зарядов.

Проводимость такого кристалла будет преимущественно элек­тронной, и ее называют проводимостью n-типа (от «негатив» - отрицательный), а вам кристалл называют полупроводником n-типа. Примесь, создающую в полупроводнике свободные электроны, называют донорной (дающей) или примесью n-типа.

У кристалла германия с примесью атомов III группы проводмимость преимущественно дырочная. Её называют проводимостью p-типа (от «позитив» - положительный). Примесь, создающую такую проводимость, называют акцепторной (принимающей) или примесью p-типа.

Преимущест­венно дырочная или электронная проводимость у примесных полу­проводников сохраняется лишь при температурах ниже той, при которой начинает играть существенную роль собственная прово­димость полупроводника.