Щоб пояснити електропровідність напівпровідників треба широко користуватися поняттями валентності й хімічного зв'язку, з якими учні ознайомились у курсі хімії. Виникнення власної провідності в напівпровідках можна пояснити спочатку, виходячи з того, що природа хімічних сил визначає найближчий порядок розміщення атомів твердого тіла, його енергетичну структуру, і отже, всі його основні властивості. Це дасть змогу пояснити зміни, що відбуваються в кристалічній решітці напівпровідника під дією таких енергетичних чинників, як тепло й світло і на цій основі ввести поняття про «діркову» провідність.
Види провідності напівпровідників можна пояснити рухом електронів у більшій зоні провідності (електронна провідність) і рухом електронів або позитивних «дірок» у валентній зоні (діркова провідність).
Треба ознайомити учнів з апаратурою, в якій застосовуються напівпровідники. Насамперед треба пояснити будову й принцип діода, транзистора, електричного термометра опору, підсилювача постійного струму на транзисторах, термореле, фотореле.
У посібниках [16, 20] рекомендується такий порядок вивчення теми:
1 .Напівпровідникові речовини та їх властивості. Залежність опору напівпровідників від температури й освітлення.
2.Природа провідності напівпровідників (електронна і діркова провідності).
3.Застосування напівпровідників у техніці: термістори, фотореле,
випрямлячі, термоелектрогенератори.
При розгляді першого питання слід враховувати, що учням уже відомо, що залежно від ступеня електропровідності різні речовини поділяються на провідники, діелектрики і напівпровідники[16].
Слід наголосити, що основною ознакою, за якою певну речовину відносять до напівпровідників, є залежність її фізичних властивостей від різних діючих чинників, особливо від нагрівання, освітлення і т.п.
На відміну від металів, опір напівпровідників, як діелектриків, зменшується з нагріванням, тобто напівпровідники мають негативний температурний коефіцієнт опору. Значно відрізняється абсолютна величина температурного коефіцієнту опору напівпровідників (він майже в 10 раз більший у напівпровідників, ніж у металів). Потрібно також зазначити що температурний коефіцієнт не є сталою величиною для даного напівпровідника, а змінюється із зміною температури[16, 20, 23].
Зміну опору напівпровідників з нагріванням демонструють таким чином. Складають схему з послідовно сполучених джерел струму, демонстраційного гальванометра й термоопору. Джерело струму і гальванометр підбирають так, щоб при пропусканні струму стрілка приладу відхилялась на 1-2 поділки. Послідовно нагрівають запаленим сірником оголену ділянку одного із з'єднувальних проводів, а потім і термоопір. Під час досліду спостерігається різке збільшення струму в колі при нагріванні термоопору, в той час як при нагріванні з'єднувальних проводів струм трохи зменшується[15, 16].
Учням потрібно розповісти, що великий негативний температурний коефіцієнт напівпровідників дає змогу виготовляти з них прилади, що називаються термоопорами або термісторами. Бажано продемонструвати дію термістора й розповісти про різні типи термісторів (наприклад термістор «Голка» або термістор для обмеження пускового струму в електродвигунах тощо). А докладніше про застосування термісторів учні, дізнаються пізніше.
Після того слід дослідити вплив освітлення (випромінювання) на провідність напівпровідників. Для досліду потрібно використати фотоопір
(ізолюючу підставку, на яку нанесено тонкий шар напівпровідникової речовини
- сірчистий кадмій, сірчистий свинець), вставлений в футляр, що має отвір для проходження світла, й сполучений послідовно з демонстраційним гальванометром і джерелом струму сталої напруги (в 100-200В). При освітленні фотоопору гальванометр показує збільшення струму в колі.
Також, потрібно наголосити учням на тому, що на провідність напівпровідників може в ряді випадків впливати також електричне поле. Якщо підвести струм великої напруги до напівпровідника, то всередині його створюється електричне поле значної напруженості. При збільшенні останньої до величини, більшої за певну критичну, опір напівпровідника може різко зменшитися.
На підставі викладеного матеріалу можна
зробити такий висновок: напівпровідниками слід вважати лише ті речовини, питома
електропровідність яких має значення
і для яких
характерна різка її зміна під впливом зовнішніх факторів. Наприклад, сірку,
що має провідність порядку 
, треба було б віднести до групи ізоляторів, але оскільки
при освітленні її провідність збільшується в мільйони раз, цю речовину
вважають напівпровідником.
Слід наголосити на тому, що серед речовин у природі найбільше поширені напівпровідники. Більшість мінералів і руд, багато окислів і сплавів металів є напівпровідниками. Також напівпровідниками є дванадцять хімічних елементів, якщо вони очищені від домішок. Це такі, як германій, кремній, селен, сірка, телур, вуглець (у вигляді графіту) тощо.
Оскільки в сучасній напівпровідниковій техніці найбільше застосовується германій, кремній, селен і двоокиси, учителю бажано охарактеризувати ці речовини, розповісти про труднощі, які виникають при очищенні цих речовин від домішок. Так, наприклад, кремній можна використати як напівпровідник лише при наявності не більше 1 атома домішок 10 атомів кремнію[16].,
Природа провідності напівпровідників.
Вивчення цього питання можна спростити, якщо не з'ясовувати процеси, що відбуваються в напівпровідниках на основі квантової теорії.
Спочатку можна разом з учнями пригадати деякі відомості про будову твердого тіла, про зв'язки між атомами в молекулах і кристалах твердого тіла (цей матеріал учні вивчали раніше на уроках фізики і хімії).
Після повторення цех відомостей слід перейти до розгляду ковалентного зв'язку, що існує в таких поширених напівпровідникових речовинах, як германій і кремній.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.