Звідси видно, що дія напівпровідникових тріодів нагадує дію вакуумних трьохелектродних ламп (рис.1.5.7) При цьому роль катода відіграє емітер, роль анода — колектор, а сіткою є база. Змінюючи напругу між сіткою і катодом у вакуумному тріоді, ми змінюємо в лампі величину електронного потоку і дістаємо зміну струму в колі анода. Аналогічно, змінюючи напругу між емітером і базою, ми змінюємо величину потоку неосновних носіїв, інжектованих в область бази, і цим змінюємо струм у колі колектора.
Напівпровідникові тріоди мають ряд переваг порівняно з електронними лампами. Вони не мають розжарюваного катода і тому споживають меншу потужність. Через те що, крім того, вони не потребують вакууму (який може псуватись при роботі лампи), то їх надійність і строк служби більший, ніж в електронних ламп. Напівпровідникові тріоди мають також значно менші розміри. Тому напівпровідникові прилади застосовують замість електронних ламп у багатьох радіотехнічних схемах і лічильно-розв'язувальних пристроях.
З.Термоопори (термістори). Електричний опір напівпровідників значною мірою залежить від температури. На цьому явищі ґрунтується дія термоопорів, або термісторів, які застосовують для вимірювання температур, автоматичного регулювання струму, вимірювання швидкості рухомих об'єктів, у газоаналізаторах тощо.
4.Фоторезистори. Власна провідність напівпровідників залежить від освітлення. Виготовлені з таких напівпровідників елементи називаються фоторезисторами або фотоопорами; їх застосовують для автоматичних пристроїв, світлових вимірювань тощо.
5.Напівпровідникові фотоелементи. Так називаються прилади, в яких світло, діючи на р —n-перехід запірного шару, зумовлює виникнення ЕРС порядку кількох десятих вольта. Напівпровідникові фотоелементи не потребують джерела напруги, вони самі безпосередньо перетворюють світлову енергію в електричну[4].
Фотоелектричні батареї використовують на штучних супутниках Землі для живлення радіоапаратури, у вимірювальній техніці, в автоматиці тощо.
РОЗДІЛ II. Науково-методичний аналіз теми «Електричний струм у напівпровідниках».
2.1.Місце і роль фізики у шкільному курсі фізики.
В сучасній програмі з фізики в темі «Електричний струм у різних середовищах» зосереджена значна частина курсу електрики, надзвичайно насичена запитаннями великого наукового і практичного значення[8].
На сьогодні наочне планування даної теми складає[9] для класів:
- з поглибленим вивченням фізики - 14 годин (з години на тиждень;
- що вивчають фізику за традиційним курсом - 9 годин
(2 години на
тиждень).
Не дивлячись на широту і різноманітність питань, що входять до даної теми, в ній чітко встановлюється логічний зв'язок, який об'єднує весь цей досить великий об'ємний матеріал.
Зміст теми про електропровідність тіл в сучасному курсі фізики не може не бути доповнений питаннями про провідність напівпровідників, оскільки напівпровідники стали основою технічного прогресу[8]. Вони настільки поширилися, що зараз неможливо знайти галузь науки, техніки чи побуту, в якій би не застосовувались ті або інші напівпровідникові прилади[1]. В наш час напівпровідники дуже широко використовуються в народному господарстві, в радіотехнічній і науковій апаратурі, в сучасних електронно-обчислювальних машинах. Створено напівпровідникові сонячні батареї, термоелектрогенератори та інші прилади[16].
Беручи до уваги величезне значення напівпровідників в сучасній системі знань назріла необхідність ввести їх в курс фізики. Вперше навчальний матеріал про провідники було включено в програму з фізики для середньої школи в 1964 році[10].
Аналіз літератури[ 11-14] показує, що тема «Електричний струм в напівпровідниках» займає проміжне місце в розділі «Електричний струм в різних середовищах». Тобто, вона вивчається після розгляду природи
електричного струму в металах, однак перед викладанням матеріалу про протікання струму в вакуумі, електролітах і рідинах та газах. Тому можна зробити висновок, що навчальний матеріал теми носить фундаментальний, базовий характер у формуванні уявлень учнів про електричні властивості твердих тіл і типи їх електропровідності.
Вищенаведена послідовність вивчання природи струму в різних середовищах, яка існує на сьогодні[ 11-14], трансформувалась від запропонованої в [8, 12, 16 ], а саме переміщенням теми про напівпровідники з кінцевої на центральну позицію.
В основу вивчення матеріалу покладено розкриття механізму власної, діркової і домішкової провідностей в напівпровідниках та принципи їх застосування на практиці.
2.2.3авдання теми.
На основі змісту навчального матеріалу теми «Електричний струм у напівпровідниках» можна сформувати цілісну систему її завдань, наведених в програмі з фізики[9]:
1. Сформувати в учнів
уявлення про напівпровідники та їх основні
властивості.
2. З'ясувати з
учнями механізм електропровідності в чистих
напівпровідниках та напівпровідниках
при наявності домішок.
3. Розкрити фізичну суть
процесів, які відбуваються на межі контакту двох
напівпровідників із різними
типами провідності під дією зовнішнього
електричного поля.
4. Ознайомити учнів з будовою І
криміналом дії напівпровідникових
приладів (діодів, транзисторів,
термо- і фото опорів, термоелементів та інші) та
навести приклади їх застосування на практиці - техніці, побуті, промисловості,
зв'язку, медицині і так далі.
2.3.Огляд методичної літератури з даної теми.
В темі «Електричний струм в різних середовищах» зосереджено основний навчальний матеріал про напівпровідники. Незважаючи на те, що розвиток теорії напівпровідників почався порівняно недавно, напівпровідники стали основою технічного прогресу. Оскільки вони мають величезне значення в сучасній системі знань, що вивченню теми «Електричний струм у напівпровідниках» в курсі фізики середньої школи треба приділити належну увагу.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.