Жартылай өткізгіштердегі электр тогы. Жартылай өткізгішті құралдар. Физика, 10 сынып, сабақ жоспары.

Ұзақ мерзімді жщспардың бөлімі:

Әртүрлі ортадағы электр тогы

Күні:

Мұғалімнің Т.А.Ә:

Сынып: 10

Қатыспағандар саны:

Жартылай өткізгіштердегі электр тогы. Жартылай өткізгішті құралдар.

10.4.3.3 – жартылай өткізгіштердегі электр тогын сипаттау және жартылай өткізгішті құралдардың қолданылуын түсіндіру;

Оқушылар

- жартылай өткізгіштердің ерекшеліктерін және артықшылықтарын сипаттай алады

- жартылай өткізгіштердің қолданыстарына мысал келтіре алады

- жартылай өткізгіштердің артықшылықтары мен кемшіліктерін сипаттай алады

Пәндік лексика және терминология:

Химия

Оқушылар физикалық құбылыстарды ДК бақылау үшін ИКТ дағдысын қолданады

Металлдардағы электр тогы. Асқын өткізгіштік.

Сабақта жоспарланған іс-әрекеттер

Ұйымдастыру сәті

Проблемалық жағдаят. (Демонстрация)

Неге?

 Мәселені талқылау.

 Сұрақтар:

• Электр тогы деген не?
• Электр тогының жүру шарты қандай?

Қорытынды: Қатты денелер: R~T - өткізгіштер.

R~ 1\T - жартылай өткізгіштер.

(W) Оқушылармен бірге келесі сұрақтарды талқылау

1. Жартылай өткізгіштерге жататын химиялық элементтерді атаңыздар.

2. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі металдардікінен қалай ерекшеленеді?

3. Электрондық терия негізінде металдар мен жартылай өткізгіштердің кедергілерінің температураға тәуелділік графигін түсіндіріңіз

4. р- типті және n- типті жартылай өткізгіштер қалай ерекшеленеді?

5. Жартылай өткізгіштерде ток күші кернеуден қалай ерекшеленеді?

6. Жартылай өткізгіштерге Ом заңы орындала ма?

 Талқылаулар негізінде жартылай өткізгіштерде электрлік өткізгіштікті өзгерту тәсілдерін гипотезасын ұсынуды тапсырыңыз

Негізгі түсініктер:

n-типті жартылай өткізгіштерде негізгі электр тасымалдаушылар электрондар болып табылады

У полупроводников р-типті жартылай өткізгіштерде негізгі электр тасымалдаушылар кемтіктер болып табылады

р-п-ауысу, ж/ө диод, диодтың біржақты өткізгіштігі, транзистор

 Жартылай өткізгіштердің меншікті және қоспалы өткізгіштігінің табиғатын қарастыру.

Жартылай өткізгіштердегі электр тогы

https://www.youtube.com/watch?v=7krG2dfbGCU&list=PLJKEfP9PRnx51uXsvIyI_wExH3qXIwdGC&index=74

Жартылай өткізгішті құралдар

https://www.youtube.com/watch?v=rLPa4zJb2vY&index=77&list=PLJKEfP9PRnx51uXsvIyI_wExH3qXIwdGC

Жартылай өткізгішті диод

 http://vk.com/videos-76061116?section=album_23&z=video-76061116_456239378%2Fclub76061116%2Calbum-76061116_23%2Fpl_album_23

Жаңа материалды меңгеру

 Жартылай өткізгіштер - бұл температураның жоғарылауымен кедергісі күрт төмендейтін заттар.Мысалдар: кремний (Si), германий (Г), күміс сульфид (PbS), кадмий сульфиді (CdS)Кремний кристалының мысалында жартылай өткізгіш құрылымын қарастырайық.Кремний (Si) химиялық элементтердің кестесінің IV тобына жатады. Атомның сыртқы қабығында төрт электрон бар, ол ядроға нашар байланысты.Әр оқушыға кремний кристалының құрылымы диаграммасы беріледі:

 Қос көрші атомдардың өзара әрекеті жұп-электронды байланыс (ковалентті) арқылы жүзеге асырылады. Әрбір атомның осы байланысын қалыптастыру кезінде атомнан бөлінген бір валенттілігі электроны бар. Валентті электрондар бүкіл кристаллға жатады.Электрондық байланыс кремнийінің жұптары жеткілікті күшті және төмен температураларда үзілмейді. Сондықтан төмен температураларда кремний электр тоғын өткізбейді. Валентті электрондар кристалдық торға берік бекітіліп, сыртқы электр өрісі олардың қозғалысына айтарлықтай әсер етпейді. Электр тогы жоқ.

Жартылай өткізгішті (Si) қыздырғанда, валенттің электрондардың кинетикалық энергиясы артады және жекелеген байланыстар үзіледі, осылайша еркін электронды және кемтік - бос орын қалыптастырады. Кемтікте басқа қалыпты байланыстармен салыстырғанда артық оң заряд бар. Электр өрісінде олар (еркін электрондар мен кемтіктер) торлы тораптар арасында жылжып, электр тогын қалыптастырады. Кемтіктердің қозғалысы электрондардың қозғалыс бағытына қарама-қарсы. Жартылай өткізгіштердің олардың еркін электрондардың болуына байланысты өткізгіштігі электронды өткізгіштігі деп аталады және олардағы кемтіктердің өткізгіштігі кемтіктік өткізгіштік деп аталады. 300-ден 700 К-ге дейін қыздылған кезде, еркін тасымалдағыштар саны 10¹⁷-ден 10²⁴ м-3 дейін артады. Бұл кедергінің төмендеуіне әкеледі. Біз меншікті өткізгіштік механизмін қарастырдық.

 Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі әдетте аз болып келеді себебі еркін электрондардың саны аз. Мысалы, бөлме температурасында Ne = 3 10¹³ см^-3 және Na = 10²³ см^-3, яғни еркін электрондардың саны атомдардың жалпы санының шамамен он миллиартан біріне тең.Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі қоспаларға өте тәуелді. Қоспаның концентрациясын өзгертіп, бір немесе басқа белгінің заряд тасымалдаушыларының санын елеулі түрде өзгерте алады. Осыған байланысты әртүрлі өткізгіштердің жартылай өткізгіштерін жасауға болады: p - типті, n - типті.

 n – типті жартылай өткізгіштер.

 Мышьяк атомдарының (As) V тобының элементінің қоспасы, тіпті өте төмен концентрацияларда, жартылай өткізгіштегі еркін электрондардың санын күрт арттырады. Мышьяк атомдарының (As) бес валентті электроны бар. Олардың төртеуі атомның кремнийлі атомымен ковалентті байланыс жасауына қатысады. Бесінші валенттілігі электроны еркін болады.Әр оқушыға берілген:

 Электронды оңай тарататын қоспалар донорлық (береген) қоспалар деп аталады. Донор қоспасы бар жартылай өткізгіштер электрондардың саны көп (кемтіктердің санына қарағанда), олар n типті жартылай өткізгіштер деп аталады. N-типті жартылай өткізгіштерде электрондар негізгі заряд тасымалдаушылар болып табылады, ал кемтіктертер негізгі заряд тасымалдаушылар емес.

 p – типті жартылай өткізгіштер.

 Егер индий (In) III топтағы элемент қоспасы ретінде пайдаланылса, кемтіктердің саны күрт өсуде. Индийдің атомдары (In) үш валенттілігі электронға ие. Енді көршілермен электронды байланыстардың қалыпты жұптарын қалыптастыру үшін индий атомында электрон жоқ. Нәтижесінде кемтік пайда болады. Кристаллдағы кемтіктердің саны қоспалардың атомдарының санына тең.Әр оқушыға берілген:

 Мұндай қоспалар алаған қоспалар деп аталады. Акцепторлық қоспалары бар жартылай өткізгіштерде (электрондардың санымен салыстырғанда) көп кемтіктер бар, олар жартылай өткізгіштерp - типті. р-типті жартылай өткізгіштегі кемтіктер негізгі заряд тасымалдаушылар, ал электрондар – негізгі емес заряд тасымалдаушылар.

Жартылай өткізгіштердің қолданысы:Барлық үй шаруашылығы, ғылыми, әскери, ғарыштық технология жартылай өткізгіштерде жұмыс істейді.Оқушылар жартылай өткізгіштерді қолданатын құрылғылардың мысалдарын іздейді

ЖАҢА МАТЕРИАЛДЫ БЕКІТУ:Тапсырма:Фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьманы жиі жартылай өткізгішті технологияда қажетті түрдегі қоспаның өткізгіштігін алу үшін қолданылады. Осы элементтердің қайсысы германийдағы қоспалар ретінде енгізілуі мүмкін:1. электрондық өткізгіштігі?2. кемтіктік өткізгіштік?

Рефлексия

Бағалау – оқушылардың материалды меңгеру деңгейін қалай тексеруді жоспарлайсыз?

Оқушылардың сабақ барысында үйренгенін бағалау үшін қолданатын әдіс-тәсілдер:

Марапаттау

Жетістік критеррий бойынша бағалау

Бұл бөлімді сабақ туралы өз пікіріңізді білдіру үшін пайдаланыңыз. Өз сабағыңыз туралы сол жақ бағанда берілген сұрақтарға жауап беріңіз.