Урок 305. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость.

[@vol4araaaa]

Наконец то я понял, что такое дырки и как работает транзистор. Спасибо вам ! Сколько видео в ютубе где пытаются рассказать как работает и как устроен транзистор, сами при этом этого не зная. А эти лекции как глоток свежего воздуха !

[@atexnik]

Поддерживаю!

[@art42711]

Ваши лекции - это находка. Большое спасибо за труды.

[@ИлонМаск-ю4ю]

art42711 А теперь представь, что сотни таких же учителей проводят уроки ничуть не хуже, но без записи :(

[@TerroMin]

@@ИлонМаск-ю4ю - а теперь представь сколько видео на Ютюбе и книжек, но там ничего не понятно!

[@Алина-ы2й1в]

@@ИлонМаск-ю4ю где найти эту сотню? И почему в Московской школе, входящей в топ100 школ Москвы, в физмат классе таких учителей нет?

[@OnePunchman-jl9fe]

@@Алина-ы2й1в а ты откуда знаешь,как там?

[@Алина-ы2й1в]

@@OnePunchman-jl9fe по моему комменту очевидно, что я училась в такой школе, нет?

[@МихаилШолохов-щ7д]

Вы - невероятная находка. Уже второй день нахожусь в труднообъяснимом состоянии с тех пор, как случайно наткнулся на Ваш канал, ища информацию по поводу ЭЛТ мониторов. Посмотрев урок, затем разузнав о Вас чуть больше, всех, кого только мог, оповестил о том, что есть такой замечательный канал, на котором есть 470 записей по всей школьной физике от одного очень хорошего Преподавателя. Надеюсь, что и они так же обрадуются возможности получения столь качественного материала. Я так вообще учусь самостоятельно, на семейном образовании. Теперь однозначно полностью пойму физику и поступлю туда, куда хочу. Естественно, и раньше бы поступил, но благодаря Вашим видео это пройдёт гораздо проще, качественней и быстрей. СПАСИБО. СПАСИБО. СПАСИБО. И так ещё сколь угодно раз. Я благодарен настолько, насколько это только возможно и невозможно.

[@wust.wanderer]

Да, отличнейшее объяснение! А что вы искали по поводу ЭЛТ мониторов? Перешёл с 21" ЖК на 15" ЭЛТ и души не чаю. Как у вас дела с этим? Что с поступлением?

[@guimplen]

Очередной раз просматриваю. .. Этот препод реально работает. На доске пишет постоянно комментирует разъясняет. Это реально трудяга. Не то что некоторые рот открыть лень жопу подорвать к доске подойти и разжевать. А зарплату хорошую давай.. Вот такому преподу я бы платил из своего кармана.

[@50kopecks]

Я учила физику в школе 15 лет тому назад. Этот предмет был для меня непонятен, неинтересен, и я даже подумать не могла, что когда-нибудь мне придется пройти всю школьную программу заново через 15 лет, за 4 месяца, да еще и в Норвегии. курс был интенсивным и очень сжатым. И только благодаря вашим лекциям я смогла не только вникнуть в этот предмет, но и по-настоящему заинтересоваться физикой и сдать экзамен. Спасибо вам огромное! Вы настоящий профессионал своего дела! Крепкого вам здоровья!!!

[@pvictor54]

Спасибо!

[@atexnik]

@@pvictor54 Вам Спасибо, огромное! Если не трудно, пожалуйста, обратите внимание на мой вопрос в комментариях, мне бы очень помог Ваш ответ. Спасибо заранее!

[@КириллЖигалин-ц9я]

Господи, какой же вы грамотный и последовательный человек. Учусь на втором курсе университета и Электронику и Электротехнику понимаю только благодаря вам!

[@enginner8771]

Павел Андреевич спасибо вам за ваш труд.

[@ЕвгенийУраксин-ю7ж]

Спасибо! Учусь на первом курсе физфака, но постоянно обращаюсь к вашим урокам.

[@АрайАрай-е4в]

очень хорошо объясняете. спасибо.

[@ЛарисаБатчаева-с8н]

Ничего особенного

[@WonderSpase]

класс! Наконец-то я понял ПОЧЕМУ в одном случае дырок, намного больше чем свободных электронов, а в другом, электронов больше чем дырок. Потому что при возникновении свободных электронов, возникает не дырка, а ион! Простой, вроде механизм, а вот не объясняют его нигде, почему-то, то есть поясняют как-то вскользь, а понимания, не возникает. Огромное спасибо этому преподавателю, а также автору канала, за такую хорошо объяснённую и приятно поданную информацию!

[@VORONOKVA]

Чудесная лекция!

[@АлександрЛукьяненко-ш6й]

За такое видео можно десяток лайков поставить! Все предельно понятно и легко усваивается. Благодарю!

[@mckriztle]

Эти лекции самое настоящее золото на ютубе, спасибо!

[@山田ジャミラ]

Спасибо за Ваши уроки!Очень понятное объяснение!

[@lettaletta5178]

Очень интересная связь химии и физики. Спасибо!

[@m-batimel117]

Огромное спасибо за лекции!!! В моей школе ничего не рассказывают.

[@rustemg4788]

Попала лекция в рекомендациях, KZbin намекнул что пора умнеть ) Спасибо, прослушал с удовольствием :)

[@quietwind5640]

Спасибо Вам большое! Учусь в университете, ваше видео очень помогло

[@Yntools]

Дай вам Бог здоровья!

[@АлеАле-ч2й]

шикарно.спасибо. я предполагал что такие лекторы должны существовать, н очто бы я встретил, думал маловероятно! я так рад!!

[@lidiagindullina3924]

Великолепная лекция!!! Огромное вам спасибо за такое чёткое и понятное объяснение всех тем! После просмотра ваших видео в голове всё сразу укладывается по полочкам!)

[@ГулсараМендигалиева]

Отлично!Спасибо! Побольше таких учителей!

[@ФатимаКурбанова-х8н]

Как можно так шикарно объяснять физику.

[@antiletokbtu]

Спасибо! Спасибо! Спасибо! Отличная лекция! Сейчас я студент МФТИ, проходим курс РТ лабы. Сначала нужно разобраться с теорией. Читать методичку скучно, недоходчиво объясняется (для меня). А здесь все очень доходчиво и просто!!!

[@ryslanmatusevich6087]

Спасибо за лекцию, интересно и познавательно)

[@lbrbtdskfprb]

Спасибо за лекцию! Все очень доходчиво!

[@TerroMin]

Мда... столько лет знал как устроен полупроводник и только сейчас понял.. Спасибо :))

[@pafostnaykitsa3033]

Плюсую

[@badooboo5933]

Это самы лучший учитель в мире. Мало того, у него даже нет монетизации!

[@ВладимирТарасов-и5п]

*Вот доступные объяснения к сложным материалам, спасибо* 🥇

[@umkml32]

Огромное спасибо! Идеально объяснили. Ничего не понимала, теперь все поняла!

[@adamshaman6711]

Когда тебе 43,а слушаешь как школьник)Благо дарю Вас за знания)

[@guimplen]

А мне 51..будем одноклассниками.

[@WonderSpase]

Ну а я из младшего класса, мне всего-то 40

[@S-Dionis]

Я пока ещё в садике, видимо, всего-то 36-й годик пошёл...

[@arinadatskevich6105]

21 XD

[@wust.wanderer]

​@@arinadatskevich6105 кто даст меньше!? :))

[@wust.wanderer]

Супер! Отличное видео! Благодарю.

[@АлександраЧумак-у5м]

Прекрасно. Благодарю за труд.

[@АлександрРыжиков-л3б]

жаль, что не вы у меня в школе физику вели((

[@__helltaker__8147]

К сожалению, в школах большинство учителей не умеет простым и понятным языком всё объяснить, а потом ставят 2 за контрольные и прочее, потому - что ты сделать не можешь ничего из - за непонимания. Вот и приходится репетиторов нанимать, это единственное спасение. Бесплатное образование явно хромает в России...

[@МихаилЗубенко-б9э]

Полный восторг! Радиокружок - радиотехшкола - военный радиомастер - инженер-электрик по образованию - я только сейчас понял, что такое дырочная проводимость. В 58 лет.

[@ЛарисаБатчаева-с8н]

Не пойму вашего восторга. Я сколько ни слушаю так ничего и не поняла.🐖

[@МихаилЗубенко-б9э]

@@ЛарисаБатчаева-с8н Прекрасно уже то, что Вас заинтересовал сам термин "дырочная проводимость". А причиной моего восторга явилось то, что я понял физический смысл этого процесса. Если не секрет: а какое у Вас образование и род деятельности?

[@ЛарисаБатчаева-с8н]

@@МихаилЗубенко-б9э экономическое. А что вы предложить можете? Кстати про дырки несколько раз слушала. Непонятно все равно. И потом мне глушитель нужен срочно. А институт нет возможности

[@ЛарисаБатчаева-с8н]

@@МихаилЗубенко-б9э экономическое. А что вы предложить можете? Кстати про дырки несколько раз слушала. Непонятно все равно. И потом мне глушитель нужен срочно. А институт нет возможности

[@AndriiSavonik]

Зібрався розібратися в транзисторах по вашому уроку, в результаті перейшов на урок про діоди, потім на урок про струм в напів провідниках, а зараз паралельно дивлюся відео як утворюються ковалентні зв'язки :)

[@guimplen]

Да и вообще надо делать аттестацию у учителей особенно у точных наук. Под учивать их. На предмет подачи материала для аудитории и работа с аудиторией.

[@guimplen]

@@helaceyn4769 Просто правящей верхушке бастартов из мещанского сословичя нужны маргиналы. А не обученое население!!!

[@guimplen]

@@helaceyn4769 очень жаль учёный по призванию прокормит милионы. А ставший учёным из амбиций. уморит голодом теже миллионы.

[@narineavanesyan3180]

ничего сложного, все просто и доступно

[@AC-sh5ur]

Классно расказыаает

[@lidiianikolaeva9816]

Браво!

[@saraasadli2140]

спасибо вам большое

[@MaximOzhogin]

Ого, круто угадал время, с точностью 20 секунд до звонка закончил лекцию

[@cars_of_today]

Вы Молодец!!!

[@АфанасийГришанов]

Огромное Вам СПАСИБО!

[@ЖораГаспарян]

Чудесный человек)))

[@jaken111]

Спасибо за урок

[@0Алмаз0]

Спасибо!

[@кино_бездельник]

Крутые уроки

[@geogiysargsyan3621]

Просто, спасибо!

[@sergeisergeev2208]

Нда.... Вот это преподаватель... Был бы такой, я бы инженером давно бы работал.... 👍👍👍

[@ВасяПетров-п1з]

Вот что написано про донорную примесь в учебнике "Физика" О.Ф. Кабардин 1985г.: Энергия, необходимая для разрыва связи пятого валентного электрона с атомом мышьяка в кристалле кремния, мала. Поэтому при комнатной температуре почти все атомы мышьяка лишаются одного из своих электронов и СТАНОВЯТСЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ. (то есть дырка всё же возникает!) Далее: Положительный ион мышьяка не может захватить электрон у одного из соседних атомов кремния, так как энергия связи электронов с атомами кремния значительно превышает энергию связи пятого валентного электрона с атомом мышьяка. Поэтому эстафетного перемещения электронной вакансии не происходит, дырочной проводимости нет. То есть, суть в создании именно перемещаемых полем электронов или дырок.

[@okp2767]

Спасибо, помогло

[@ГеоргийАксенов-к9ь]

Я в восторге! Прошу простить, но мне кажется, было бы полезно в заключение лекции давать ещё и "сухой остаток" в виде основных тезисов изложенного материала, желательно "под запись". Очень здорово, наглядно и доступно, спасибо!

[@pvictor54]

Совершенно согласен. Классический урок этим должен завершаться.

[@faruhakramov2385]

Спасибо вам большое !!!

[@СтепанКулагин-я6м]

Урок 305. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость. У металлов ρ от 10**(-8) до 10**(-6) Ом*м, у диэлектриков ρ от 10**10 до 10**16 Ом*м, у полупроводников ρ от 10**(-3) до 10**7 Ом*м (у большниства из них). * У металлов удельное сопротивление растет линейно с температурой, у п/п же оно снижается с ростом температуры, причем снижается нелинейно. *** Согласно определению А. Ф. Йоффе: к полупроводникам относятся вещества, токоперенос в которых обусловлен направленным движением электронов и удельное сопротивление уменьшается с ростом температуры. Полупроводники имеют высокую чувствительность к: 1) изменению температуры. Например, нагревая металл на 1 градус, его ρ можно изменить примерно на 1/273, а если нагреть п/п материал, то его ρ может измениться на несколько процентов, даже на десяток процентов. Это св-во используется для изготовления термисторов (терморезисторов). 2) изменению освещения. У сульфида кадмия CdS, например, его ρ на солнце в 10 млн. раз меньше, чем в темноте. П/п приборы, которые способны регистрировать изменение освещения, называются фоторезисторами. 3) изменению магнитного поля. П/п приборы, которые способны регистрировать изменение магнитного поля, называются магниторезисторами. 4) изменению электрического поля. Это свойство используется в таких п/п приборах как п/п диоды, транзисторы, и др. Элементарные п/п состоят из атомов одного сорта: C, Si, Ge... Сложные бинарные п/п состоят из атомов двух сортов: CdS, ZnS, ZnSe, GaAs... Сложные тернарные п/п состоят из атомов трех сортов: AlGaAs, CdHgTe Рассмотрим кремний. Если T = 0 K, то каждый электрон привязан к своей паре ионов и внешнее эл. поле неспособно эти связи разрушить, т.е. при присутствии внешнего эл. поля тока не будет. Поэтому при абсолютном нуле такое в-во будет прекрасным диэлектриком. *** Если начать увеличить T, то увеличивается энергия теплового движения. Оказывается, что у п/п энергия, которую необходимо сообщить, чтобы электрон оторвался и перешел в пространство между ионами, не очень велика - порядка десятых долей эВ, например у Si 1.1 эВ, у Ge 0.7 эВ. Эта энергия называется шириной запрещенной зоны - дело в том, что электрон не может иметь промежуточную энергию между энергией в закрепленном состоянии и энергией в свободном состоянии, поэтому происходит как бы скачок через так называемую запрещенную зону (речь идет о чистых п/п, в п/п с примесями все интереснее). А, например, у диэлектриков ширина запрещенной зоны больше, чем 2-3 эВ, а остальное точно также. Из-за сказанного выше получается, что при комнатной температуре некоторые валентные электроны уходят из своих мест и образуются свободные электроны и дырки. *** Вакантное место в валентной связи называется дыркой. Оказывается, что если приложить эл. поле, то начинают двигаться не только свободные электроны, но появляется и направленное движение дырок. Это называют дырочным током. *** П/п с одинаковым количеством свободных электронов и дырок называется собственным п/п. n - концентрация свободных электронов. p - концентрация свободных дырок. n и p взяты от negative и positive, от заряда. В собственном п/п n = p. *** С ростом T увеличиваются n и p. Этим объясняется уменьшение удельного сопротивления при увеличении T. Когда-то мы писали I = e*n*S*v. Примеси в п/п кристаллах: Если, например, в Si (V=4) вводится примесь P (V=5). Т.к. валентности Si и P не совпадают, то 4 из 5 валентных электронов P образуют валентные связи, а 5-му электрону фосфора нет пары. Оказывается, что достаточно энергии в сотые доли эВ, чтобы этот лишний электрон оторвался от атома P и начал блуждать по кристаллу. * В этом случае меняется отношение n и p в сторону увеличения n (причем эти незанятые электроны закрывают дырки, это называется рекомбинацией). *** Такая примесь, валентность которой больше, способна поставлять электроны в кристалл, эта примесь называется донорной примесью. *** У п/п с донорными примесями n >> p, он называется электронным п/п или п/п n-типа. Если, например, в Si (V=4) вводится примесь Al (V=3). Т.к. валентности Si и Al не совпадают, то 3 из 4 валентных электронов Si образуют валентные связи, а 4-му электрону кремния нет пары. В этом случае атом Al может захватить электрон из ближайшей связи, образовав на том месте дырку. Такая примесь, валентность которой меньше, образует дырки, это примесь называется акцепторной примесью (от англ. to accept - принимать). У п/п с акцепторными примесями p >> n, он называется дырочным п/п или п/п p-типа. Именно существование двух сортов зарядов - электронов и дырок, обеспечивающих проводимость в п/п, делает возможным создание самых разнообразных п/п приборов.

[@НикифоровДанил]

Класс спасибо

[@Arguna]

Осталась пара вопросов. Вот есть полупроводник n-типа. То есть есть примесь, где на один электрон больше. Когда этот электрон уходит, атом становится положительно-заряженным ионом, который может притянуть электрон на освободившееся место. Почему все же это место нельзя называть дыркой? И второй вопрос про p-тип. Есть собственные атомы полупроводника и примесные. У примесных на один электрон меньше. Говорится, что примесный забирает электрон у собственного (я ведь правильно понял?). Но при этом как примесный может забрать электрон у собственного, если он электрически-нейтрален? Он ведь должен его притянуть. А в итоге получается, что электрон отрывается от собственного атома, тот становится положительно-заряженным ионом, который по идее должен тянуть оторванный электрон обратно к себе. Почему тогда электрон идет к примесному атому, который нейтрален, а после захвата становится вообще отрицательно-заряженным? Заранее спасибо за ответ

[@pvictor54]

1. Можно считать это дыркой, захваченной атомом примеси. 2. Электрон, захваченный акцептором, имеет меньшую потенциальную энергию, чем электрон в атоме кремния. Поэтому ему энергетически выгодно находиться на атоме акцептора. Этот эффект не описывается законом Кулона, а является следствием того, что в микромире действуют законы квантовой физики (как и в химии, ковалентную связь нельзя строго объяснить с помощьюзакона Кулона, здесь проявляется так называемое обменное взаимодействие, которое является следствием того, что все электроны на свете абсолютно неразличимы).

[@Arguna]

Павел ВИКТОР огромное спасибо)

[@vyacheslav4912]

Вопросы Александра достаточно логичны и оправданы. 1. Электрон, ушедший от атома донорной примеси, действительно оставляет ион в виде положительной дырки. В некоторых старых учебниках такой ион так и назывался - "дыркой в примесной зоне" (например, Данилов И.А., Иванов П.М. "Общая электротехника с основами электроники"). 2. На первый взгляд, электрону кремния действительно невыгодно переходить на соседний нейтральный атом примеси, оставляя в кремнии положительный притягивающий центр. Однако наука уже давно доказала, что вопрос перехода электрона с одного атома на другой решается не только взаимодействием электрона с центром атома, но и его взаимодействием со всеми электронами своего и чужого атома. Ибо квантовая физика обнаружила сложный характер пространственного распределения вращающихся электронов. Это распределение делает иногда более выгодным расположение электрона на чужом нейтральном атоме, чем в поле положительного ядра собственного атома. Например, в поваренной соли (NaСl) электрону нейтрального натрия почему-то выгоднее оставить притягивающий положительный центр у натрия и перейти на нейтральный хлор, сделав его отрицательным ионом. В результате в поваренной соли возникает ионная связь. А во всех аккумуляторах и батарейках запускаются реакции, в которых электроны самопроизвольно "залезают" на нейтральные атомы, и создают продукты с разделенными зарядами на положительных и отрицательных клеммах.. Переход электрона к примесному атому в р-полупроводнике, как показали расчеты, действительно энергетически невыгоден - это подтверждают с помощью энергетических уровней акцепторных примесей на зонных диаграммах практически в любом серьезном учебнике по полупроводникам. Однако превышение энергии электрона на примеси настолько незначительно по сравнению с его энергией на собственном атоме полупроводника, что, тепловыми толчками атомов, электроны забрасываются на атомы примеси даже при обычных температурах. А дальше, с большой вероятностью, происходит блокировка запрыгнувшего электрона на атоме примеси и превращению его в отрицательный ион. Дело в том, что на появившуюся дырку в атоме кремния моментально запрыгивают электроны с соседних атомов кремния - не в последню очередь из-за наличия притягивающего центра. В таком случае, электрон, запрыгнувший на примесь не сможет вернуться назад - место уже занято. Более того, на место "дырки" , возникшей от перескока второго электрона, перепрыгивает третий электрон и т.д. ( о хаотическом движении дырок в отсутствии внешнего электрического поля также указывается во многих учебниках).

[@maksimfedenko4389]

Спасибо

[@siniquichi]

Эх мне бы такого учителя в школу

[@maxscripten_ua9236]

Полупроводник- это полуэлекрик, диэлектрики - это 2 электрика, и 1 проводник - это соответсвенно, 1 электрик

[@ivankoshcheev6883]

Отличная лекция, как и все остальные. Большое Вам спасибо! Однако, по этой лекции есть одно сомнение - каким образом алюминий, имеющий на один протон меньше сможет "украсть" электрон у кремния? Он сам слабее держит электроны, чем кремний. По моему дырка останется как раз у алюминия, а не "переползёт" к кремнию.

[@abitala]

Супер! Спасибо!

[@АндрейИванов-э3о3у]

Павел Андреевич, а как же позисторы, у них с ростом температуры растет сопротивление. Куда их отнести, в какую категорию? Метал?

[@avetiqasatryan1540]

в полупроводниках носителями могут быт и дыры, и даже дыры могут быть основными носителями

[@ESN1961]

Ток в n- полупроводниках происходит в энергетической зоне проводимости электронов, а в р- полупроводниках - в валентной зоне: там, где образуются "дырки"? Чтобы получить одинаковые токи в n и p - полупроводниках нужно прикладывать сопоставимые внешние E - электрические поля (U - напряжение)?

[@Алексей-я3ю6з]

Можно уточнить такой момент, когда электроны текут в полупроводнике "p" типа, то обязательно ли электрон должен перемещаться путем "перепрыгивая" с дырки на дырку? Или возможно движение такое как в металле?

[@pvictor54]

Возможно и движение такое, как в металле, но из-за того, что в дырочном полупроводнике большинство электронов захвачено акцепторной примесью, то концентрация таких электроном гораздо меньше концентрации дырок (такие электроны называют неосновными носителями).

[@Алексей-я3ю6з]

Павел ВИКТОР хм,все не так однозначно, как кажется. Можно еще вопрос, нагрев в полупроводнике (выделение тепловой энергии) возникает в тот момент когда электрон занимает "дырку" ?

[@pvictor54]

Совсем не обязательно. В светодиодах это сопровождается излучением света.

[@guimplen]

@@Алексей-я3ю6з провокация... Любая работа и есть тепло или джоули.

[@sergeya.2200]

Павел Андреевич, огромное спасибо за уроки! Интересно, мобильных устройствах датчики измерения атмосферного давления это полупроводниковые элементы или Микро капсуле с вакуумом? Тогда получается что его можно сделать чуть ли не на кристалле процессора?

[@pvictor54]

Это мало кто знает. Коммерческая тайна.

[@OnePunchman-jl9fe]

В зависимости от-того ,что именно в датчике ты рассматриваешь:(корпус,клемма,беспотенциальный переключающий контакт.)?

[@Bu1at]

Спасибо за лекцию! Можно вам задать несколько вопросов? Почему в полупроводниках электронного типа, к примеру как в лекции, соседний электрон не может занять дырку от фосфора, тем самым давая возможность дыркам двигаться? И аналогично, почему в полупроводниках, к примеру, с добавлением алюминия, электрон без пары не может стать свободным? А как кремний образует кристаллическую решетку, если валентных электронов 4? То есть их хватит, чтобы образовать плоскую решетку, но между слоями образовать связи электронов не хватит.

[@vyacheslav4912]

Булат, готов предложить Вам следующие ответы на трехпакетный вопрос. 1). Никакой связанный электрон кремния не может "закрыть" положительную дырку фосфора, поскольку энергия уровня, с которого ушел фосфорный электрон, существенно выше энергии валентных кремниевых электронов. Это значит, что дырка (или ион - это одно и тоже) у фосфора оказывается "замороженной". Ее может закрыть либо тот же электрон, что создал ее своим уходом, либо тот электрон, который окажется в точке расположения дырки от другого атома фосфора. Однако, по технологии, н а о д и н атом фосфора приходится почти м и л л и о н атомов кремния. 2) Если в связке с алюминием электрон кремния остался незадействованным, то стать свободным он не сможет из-за той же нехватки энергии. Ибо появление атома алюминия ничего не меняет в общем законе движения: свободное движение электрона в кремнии возможно только при преодолении запрещенной зоны самого кремния. Максимум, что может сделать соседний электрон кремния - это "запрыгнуть" на атом алюминия. Такой "перескок" возможен, из-за примерного равенства энергии электрона на ионе алюминия и на ионе кремния, а также меньшей плотности электронов в месте расположения алюминия. Как только из-за тепловых толчков, электрон от кремния запрыгнет на атом алюминия, то он окажется заблокированным, т.е. тоже "замороженным", по той же причине, по которой окажется замороженным ион фосфора. А именно - из-за ничтожной концентрации атомов алюминия по отношению к атомам кремния. Ведь в этом случае уйти с атома алюминия электрон может только в одном единственном направлении - в обратном. А покинутое место моментально занимают электроны с соседних атомов кремния. Нет свободы маневра! 3) С помощью четырех электронов атомы кремния создают пространственную решетку в форме тетраэдра ( кубическая гранецентрированная).

[@chuzhe_]

@@vyacheslav4912 Спасибо за подробные и понятные ответы! Если можно - уточните по второму пункту пожалуйста. У алюминия три электрона на внешней орбитали. Куда "запрыгивает" 4й свободный электрон, если у алюминия нет больше свободных слотов? Кроме того, при прикреплении дополнительного электрона атом алюминия становится на 1 заряд более отрицательным, чего не может быть - в ядре никак не появится дополнительного заряда. Поэтому мне решительно не понятно, как на 3-валентном атоме алюминия может появиться 4 электрона на внешнем энергетическом уровне. Можете подсказать, как это возможно и в чем ошибочны мои рассуждения? Спасибо

[@vyacheslav4912]

@@chuzhe_ Евгений, немножко режет слух термин "слот". В квантовой механике для электронов атомов вводятся так называемые "энергетические уровни", которые электроны могут занимать. Число этих уровней бесконечно много, но электроны атомов, в подавляющем числе случаев, занимают самые нижние. Более точно порядок размещения электронов в атомах определяются правилами Хунда (Гунда). У алюминия всего лишь 13 электронов, которые из бесконечного числа занимают попарно первые семь уровней. Остальные верхние незаняты. Пройдите по ссылке image3.slideserve.com/6173626/slide5-l.jpg и посмотрите картинку с первыми девятью уровнями. Можно увидеть, что на 3р-орбитали может уместиться еще 5 электронов Что касается появления на атоме алюминия лишнего отрицательного заряда, то я попытался объяснить это в комментарии, в этом же чате, к реплике Александра Даниленко (4 года )

[@chuzhe_]

@@vyacheslav4912 согласен, "слот" - неправильный термин. Все равно не понимаю, как электрон может встать на орбиталь нейтрального атома. Какой вид взаимодействий позволяет сделать это? Точно не электромагнитное.

[@vyacheslav4912]

@@chuzhe_ Боюсь, что точное объяснение превращения нейтрального атома в отрицательный ион может дать только глубокий специалист по квантовой механике - я имею ввиду научно безупречное логическое объяснение. Но фактическое доказательство существования такой возможности дают все вещества с ионной связью. Например, обычная поваренная соль состоит не из молекул NaCl, а из ионов Na+ и Cl - . Это значит, что электрон натрия перешел на нейтральный хлор. И не хочет с него уходить. То же справедливо для фторида цезия, оксида магния и т.д.

[@kvazar56]

Замечательно объясняете)) Но в квантовой физике,это немного сложнее выглядит.По роду своей учебы, изучаю квантовую механику и химию, с первых минут препод разорвал стереотипы, что выглядит все не так,и это сложно представить,и он сам толком ничего не понимает.

[@OnePunchman-jl9fe]

Ну раз вы изучаеете квантовую механику с химией по своему роду деятельности и залезли в материал 10-го класса,может подскажите механизм реакции Клеменнсена?

[@шокаво-ы2п]

не очень понял с точки зрения химии..при добавлении пятивалентных атомов у них остается один валентный электрон,не участвующий в связях,почему этот атом с оставшимся валентным электроном не продолжает образовывать химических связей?с ионами кремния,или с какими-нибудь посторонними атомами.энергии многовато для устойчивых связей,или я просто чего-то не понимаю в химии? :< p.s. спасибо огромное за то,что снимаете уроки и выкладываете в сеть,а то большая часть видео на ютубе на образовательную тематику-такого себе качества.чего уж там,в учебниках даже всё как-то вскользь,приходится брать дополнительно книжки.

[@pvictor54]

Связи не образуются потому, что все валентные электроны соседних атомов кремния уже заняты в образовании связей.

[@guimplen]

Плиз а скаких годов в России начали преподавать в школе даную тему. Я встречал радиомастеров теле мастеров но они совершенно ни бильмес. Ясно дело они находили неисправность методом тыка. А меня как я подозреваю перфекциониста интересовала и теория. Возможно если бы я узнал бы физику полупроводников то изменил бы свою судьбу. Спасибо что вы есть я кажется догадываюсь где находиться счастье..... В знании и в практическом их применении для своей и общественной пользы. Пора в магазин я заслужил допинг в виде сладости...

[@pvictor54]

Ришельевский лицей - это Украина, Одесса.

[@guimplen]

@@pvictor54 То то я слышал что первые инверторные сварочные аппараты были созданы в Одессе.. А я то думал у вас только привоз.. Бендюжники да Молдованка..Спасибо вам и вашим родным за ваш труд. Если честно у нас есть преподы которые леняться рот открыть не точто на доске рисовать и объяснять.. Вы меня извините но это моё субъективное мнение.

[@piton2700]

Здравствуйте Павел ВИКТОР. Если сделать температуру Т=0, в дырочном п/п дырка значит между Al и Si будет ?

[@pvictor54]

Да.

[@grover1794]

Тогда ведь и электрону диэлектрика можно сообщить достаточную энергию, чтобы он стал проводником?

[@pvictor54]

Да, можно. Например, облучая его ультрафиолетовым светом.

[@aleshep]

Здравствуйте, Павел. Подскажите, пожалуйста, почему термин "дырка" применяется только в отношении полупроводников? Ведь в металлах происходит в точности такой же процесс, просто для отрыва валентного электрона нужно меньшее количество энергии, чем для того, чтобы сделать то же самое в полупроводнике. В металлах разве дырки не образуются? Спасибо.

[@pvictor54]

В металлах дырок нет. В них для того, чтобы электрон мог перемещаться по кристаллу, ему не нужно "отрываться" от атома, он изначально свободен. В полупроводниках же электрон становится свободным только получив определенную порцию энергии (равную так называемой ширине запрещенной зоны полупроводника) и перейдя в другое квантовое состояние. Освободившееся состояние и есть дырка. Теперь оно может быть занято другим находящимся неподалеку валентным электроном, что будет означать перемещение дырки в пространстве. Это объяснение очень примитивное, так как оно основано на классической физике. В квантовой физике всё получается очень просто и логично. Заглянуть туда можно, например, так: elementy.ru/trefil/21068/Zonnaya_teoriya_provodimosti_tverdykh_tel elementy.ru/trefil/21130/Elektricheskie_svoystva_veshchestva

[@aleshep]

Огромное спасибо за развёрнутый ответ, за Ваши видео и за Ваш труд. Ваши видеозаписи очень помогли уложить в голове многое из того, что за много лет школы и института почему-то так и не получилось хотя бы приблизить к пониманию. Искренне желаю всех благ!

[@vyacheslav4912]

Отличный вопрос. Alexander демонстрирует широту ума - основу любого творчества. На самом деле, покидая свой атом, электрон ОБЯЗАТЕЛЬНО оставляет в нем положительную "дырку". Однако из-за отсутствия в металлах запрещенной зоны, дырки возникают буквально в каждом атоме и при любой, даже очень низкой, температуре. В итоге, положительные дырки сливаются в одну огромную положительную "дырищу" В теории металлов ее называют "положительный ионный остов". На энергетических уровнях этого остова электроны совершенно не связаны с отдельными атомами, т.е. они свободны. Это значит, что в металлах отсутствует "дырочный" ток. Ибо дырочный ток переносится только связанными электронами. В этом смысле он не обычный классический ток. Старая физика знала только ток свободных зарядов - электронов(теория Друде), ионов и т.д. Здесь уместна аналогия с передачей письма из одного конца деревни в другой двумя способами. Первый способ: письмо доставляет один незанятый (свободный) житель деревни, идя из одного конца деревни в другой. Второй способ реализуется при отсутствии свободных жителей (все жители заняты и привязаны к своим домам). В этом случае отправитель передает письмо соседу, тот другому соседу - и т.д.

[@iamdulzin]

А на основании какого закона Al захватывает электрон из другой ковалентной связи атомов Si? Почему это происходит? Почему из уже прочной связи атомов кремния выхватывается электрон? И как Al, с его 13-ю протонами, может захватить 14-й электрон? Даже если алюминий, допустим, его захватит, то он становится отрицательно заряженным, что в свою очередь приведёт к тому, что он будет притягивать квази-частицы дырки, и в конце ситуация нейтрализуется.

[@atexnik]

25:25 с этого момента у меня один вопрос. Принято, что при приложении напряжения, полный дрейфовый ток чистого п/п равен Iдр=In+Ip. Правильно ли я понимаю, что In - это ток, создаваемый свободными электронами, которые блуждают между атомами, а Ip - это ток, создаваемый электронами, которые передвигаются строго между дырками, от одной ковалентной связи к другой, не переходя при этом в свободное состояние.

[@vyacheslav4912]

Совершенно верно. Только ток Ip идет не между дырками, а п о с а м и м дыркам. Дырка - это то незанятое в атоме полупроводника место, куда запрыгивает электрон от соседнего атома полупроводника, создающий ток Ip.

[@atexnik]

@@vyacheslav4912 ну да, я имел ввиду Ip - по дыркам, а In как бы между атомами. Верно?

[@vyacheslav4912]

@@atexnik Все правильно. Кстати, дырочный ток, на самом деле, тоже создается только электронами и ничем другим. И когда в физике полупроводников вводят понятие "дырочного" тока, то в 99% случаев это сносит людям "крышу" и , как это не странно, запутывает понимание возникающих процессов. Ведь в металлах ни о каких дырках даже не заикаются! - а зачем о них начинают говорить в полупроводниках? Разгадка прячется в двух обстоятельствах. Первое обстоятельство: дырки как феномен возникают только в тех материалах, в которых атомы сцепляются друг с другом через ковалентные, т.е. локализованные в пространстве связи. Любая ковалентная связь всегда создается парой электронов. Если для электрона одного атома отсутствует "напарник", то связь образоваться не может. Отсутствие необходимого электрона автоматически создает в области его отсутствия пониженное значение отрицательного заряда. Поскольку все соседние электроны испытывают сильное взаимное отталкивание, то возникает определенная энергетическая выгода для какого-то отдельного электрона "нырнуть" в эту область. Но после того как, например, в кремнии с примесью алюминия, cоседний электрон с Si запрыгивает на соседнюю связь с Al - у него отсутствовал электрон для создания ковалентной пары - то теперь в п о к и н у т о м соседнем атоме Si возникает область пониженного отрицательного заряда, т.е. "дырка". Причем эта дырка еще и приобретает положительный заряд, т.к. до ухода этот атом Si был нейтральным, а теперь с него ушел отрицательный заряд. У металлов дырок быть не может, потому что у них нет ковалентных связей как таковых. Атомы металлов сцепляются друг с другом не ковалентными связями, а и о н н о й связью. То есть, если у кремния четыре валентных электрона при объединении атомов так и держатся с каждым своим атомом, то, например у цинка при объединении его атомов, два его валентных электрона покидают свой атом навсегда. Сцепка атомов в цинке обеспечивается взаимным притяжением положительных ионов цинка со всей отрицательной оравой ушедших от них электронов. Второе обстоятельство: все электроны участвующие в "дырочном" токе , на самом деле, практически, никуда не движутся (!) Если представить цепочку из тысячи последовательно расположенных электронов, в которой на месте третьего электрона имеется пустое место, то это пустое место можно передвинуть на 997 место перескоками соседних электронов. Для этого надо, чтобы четвертый электрон перешел на пустое третье место; на опустевшее четвертое место перешел пятый электрон; на опустевшее пятое место перешел шестой электрон ... - и так до 997 места. Во всей цепочке непрерывное движение , будет только у ПУСТОГО МЕСТА, а каждый электрон прийдет в движение только о д и н р а з , - и только для того чтобы перейти на соседний атом. То есть непрерывно движется в дырочном полупроводнике только пустое положительное место, а электроны практически стоят на месте. Поэтому физики вынуждены были ввести понятие дырок. Таким образом дырочный ток - это новый тип тока, который физика открыла в 30--40 годах 20-го века. Это не обычный ток свободных электронов, а ток с в я з а н н ы х электронов. В учебниках его не разбирают подробно и в деталях. чем загоняют людей в ступор. А зря.

[@atexnik]

@@vyacheslav4912 Потрясающе!!! СПАСИБО ОГРОМНОЕ за столь познавательный комментарий!

[@vyacheslav4912]

@@atexnik 🖐🖐

[@totodoo8060]

Павел Андреевич, добрый день! Спасибо за ваши уроки! Не могли бы вы объяснить задачу 14.20 из сборника Гельфгата. Вот условие задачи: "Концентрация электронов проводимости в германии равнялась 3*10^17 м^-3. После легирования германия мышьяком концентрация электронов проводимости увеличилась в 1000 раз. Во сколько раз количество втором германия в образце превышает количество атомов мышьяка?" Единственное,что я понял это то, что этот образец будет электронным полупроводником. А как подойти к решения я не знаю.

[@pvictor54]

Исходи из того, что каждый атом мышьяка поставляет один электрон проводимости.

[@vyacheslav4912]

Один моль чистого германия имеет массу 72,6 гр, плотность 5,32 гр/см3 и 6,02 10^23 штук атомов. Отсюда находим концентрацию атомов германия в 1 м3. Она равна 4,4 10^28 м-3. Так как концентрация электронов поднялась до 3 10^20 м-3, то это означает, что в германий внедрили такую же концентрацию мышьяка. Это следует из того, что каждый атом As отдает германию один электрон и, соответственно, 2,997 10^20 электронов дал мышьяк. Остальные 0,003 10^20 = 3 10^17 электронов было до этого у чистого германия. Поэтому концентрация нового количества зарядов практически совпадает с концентрацией самих атомов мышьяка. Чтобы ответить на окончательный вопрос надо 4,4 10^28 м-3 разделить на 3 10^20 м-3. Получим 1,47 10^8. То есть один атом мышьяка приходится примерно на 147 миллионов атомов германия. Из литературы известно что примеси в полупроводниках добавляют в совершенно ничтожных количествах ( если на миллион атомов полупроводника добавить один атом примеси, то проводимость полупроводников увеличивается в миллионы раз).

[@Экстази75]

Как влияют примеси на электрическое сопротивление абсолютно чистых полупроводников?

[@karkas43]

Павел Андреевич, можно ли назвать сфокусированный электронный пучок лазером?

[@pvictor54]

Нет, нельзя.

[@Nice5Gaming]

@@pvictor54 а как его можно назвать?

[@pvictor54]

@@Nice5Gaming Электронный пучок, электронный луч.

[@georgiykalitvintsev9759]

38-летних в лицей принимаете?

[@NiZoMiDdIn09]

Здравствуйте можете решить одну задачу мне она не понятна

[@IsOfSer]

А если происходит слияние свободного электрона и дырки?И выделится ли энергия?

[@sealkeen]

Смотрю лекцию из лицея, т.к. в моём университете на очно-заочном таких подробных объяснений на лекциях нельзя было бы услышать.

[@domovoy3936]

можно в следующем уроке пройти при пре (приставки в русском языке) или Present Perfect?

[@Lodelor]

Здравствуйте Павел Андреевич , тут вы подняли тему о фоторезисторах , и сразу вспомнилось , о том , что вы когда написали диссертацию о фотопроводимости сульфида кадмия , и вот вопрос , можно ли где нибудь найти вашу литературу или это все- таки засекреченно ?

[@pvictor54]

Фотопроводимость сульфида кадмия - это открытая тематика, но где найти мои статьи, я и сам не знаю. Если интересуетесь вопросами фотопроводимости, поищите книгу Ричарда Бьюба "Фотопроводимость твердых тел". library.kpi.ua:8991/F?func=find-b&request=000371253&find_code=SYS

[@Lodelor]

@@pvictor54 Спасибо за ответ

[@ЛарисаБатчаева-с8н]

Как вы думаете, я смогла юы сама сконструировать глушитель. Ключи правда еще не нашла.😊👼

[@dark_lorddark_lord5044]

Вообще видел и по новее видео. Но это больше всех зашло. Для студентов оставлю для скринов форумлы поскринить мб кому надо iosvita.org/providnist-metaliv/

[@ВасилийВялушкин]

Прекрасное видео. Но остался вопрос - возможно ли что оба электрона из ковалентной связи атомов отправятся в "свободное плавание"?

[@pvictor54]

Невозможно. После ухода первого электрона останется нескомпенсированный положительный заряд, который будет удерживать остальные электроны.

[@АлеАле-ч2й]

спасибо как за этот вопрос так и за ответ

[@dareno4ekpodareno4ek10]

А как магнитное и электрическое поле влияет на удельное сопротивление полупроводника?

[@pvictor54]

Конечно. Если для этого созданы специальные условия. Например, в магниторезисторах и полевых транзисторах.

[@dareno4ekpodareno4ek10]

@@pvictor54 а специальные условия, это какие?)

[@vvoooov]

То есть если у меня есть кристаллический полупроводник и под действием температуры его ковалентная связь нарушается, высвобождая свободные электроны, то при наличии электрического поля будут двигаться как дырки, так и сами свободные электроны? Разумеется в разные стороны. То есть получается такая двойная проводимость.

[@vyacheslav4912]

Все верно. Поэтому температурный ток в чистом полупроводнике определяется как сумма электронного и дырочного токов.

[@андрійсочка-ф6р]

Ну дірки це лише аналогія, що демонструє напрям електричного струму. Але й струм це лише умовність, тому навіщо придиратися.

[@artmasterio1036]

А чем отличается положительный ион от дырки? и то и другое это место откуда ушел электрон и вакантное место. Но почему называют по разному

[@pvictor54]

Ион двигаться по кристаллу не может. А дырка может. При этом возникает дырочный ток.

[@timgoose3623]

такой вопрос: почему при помещении полупроводников в электрическое поле ничего не происходит? если поле очень сильное, оно же способно вырвать эти электроны в пространство между ионами или нет?

[@pvictor54]

При помещении полупроводников в электрическое поле по ним начинает течь ток. Он гораздо меньше, чем ток в металлах, и его сила сильно зависит от температуры, освещенности полупроводника, концентрации примесей в нем. Если же поле очень сильное, возникает явление, называемое пробоем.

[@vyacheslav4912]

Очень хороший вопрос - и с познавательной, и с практической точки зрения. Сначала о познавательной стороне. Ширина запрещенной зоны у германия порядка 0,7 эв ( у кремния она еще больше). Физически это означает, что электрон способно вырвать электрическое поле с разностью потенциала всего в 0,7 вольта. Это совершенно смешная разность - в два раза меньшая напряжения пальчиковой батареи. Однако для вырывания требуется не напряжение, U, а напряженность Е = - U/d. Именно напряженность формирует силу, F, необходимую для вырывания F= qE. При одном и том же напряжении, может формироваться разная напряженность, так как она определяется тем расстоянием "d", на котором это напряжение сосредоточено. Чтобы вырвать электрон в зону проводимости, напряжение в 0,7 вольта должно сосредоточиться на пространстве порядка размера атома - около 0,1 нанометра. Подставляя эти цифры в вышеприведенную формулу, получим Е= 7 000 000 000 в/м. Полученное значение существенно превышает напряжение пробоя p-n-перехода германия (Епр = 20 000 000 в/м), но надо иметь ввиду, что речь здесь идет об однородном чистом германии. Может ли создать такую напряженность, например, постоянное электрическое поле в 1000 вольт? Если под такое напряжение поместить пластинку полупроводника толщиной d=0,1 мм, то напряженность внутри пластинки будет равна Е= -1000в/0,0001м =10 000 000 в/м ( в действительности поле будет еще меньше из-за диэлектрической экранировки). То есть напряженность созданного поля будет в 700 раз слабее того, что необходимо для вырывания электрона. Таким образом, с помощью внешних стационарных полей сделать полупроводники проводящими или невозможно, или практически очень трудно. Теперь о практической стороне. Если электрическое поле сделать сверхсильным, т.е. Е > 7 000 000 000 в/м, то оно способно, вырвав электроны из валентной зоны в проводящую, мгновенно превратить полупроводник в проводник. Такое поле можно создать в электромагнитном импульсе при взрыве атомной бомбы. Под действием такого импульса все полупроводники в электронных схемах противника на короткое время превратятся в проводники и в результате короткого замыкания мгновенно выйдут из строя. Более того - полупроводники могут выйти из строя даже под действием мощных солнечных вспышек, что уже имело место в истории техники. По настоящему сильные поля реализуются в высокочастотных излучениях - в инфракрасном, видимом, рентгеновском и т.д. Радио- и СВЧ-излучения слишком слабы. В Интернете можно найти данные по напряженностям излучений. Например, видимое излучение создает напряженность внутри электромагнитной волны до Е=7 500 000 в/м (фиолетовый свет), а рентгеновское - 7 000 000 000 в/м и выше. В атомном взрыве рентгеновское излучение является существенной компонентой. В солнечных вспышках рентгена гораздо меньше. Однако основной компонентой вспышек является поток заряженных частиц, которые, врезаясь в корпуса окружающих чипы чехлов и корпусов, создают мощное рентгеновское излучение. В солнечных панелях космических станций, падающий на них свет, перебрасывает электроны полупроводника из валентной зоны в зону проводимости именно электрическим полем электромагнитной волны и превращает его в источник напряжения и тока. ( Хотя у видимого света напряженность Е меньше требуемой, но распределяется она не на 0,1 нанометра, а на 400 нм и более; 400 нм - длина волны фиолетового света). Следовательно, в солнечных панелях реализуется именно то, о чем спросил Tim Goose.

[@AC-sh5ur]

Фанат физики

[@__-zv4qn]

собрались тут двоечники))

[@CaytoCatugawa]

Это за значения сопротивления проводников такие - 10^-8 Ом*м ? Это сверхпроводники что ли ?

[@pvictor54]

Нет, обычные металлы.

[@ВалерийШвырков-м9г]

А в чем будет содержаться положительный заряд?может быть не дырка, а частичка позитрон?

[@pvictor54]

Положительный заряд дырки - это нескомпенсированный заряд нейтрального атома, который покинул отрицательно заряженный электрон. Позитроны к этому не имеют никакого отношения.

[@АлексейСтрелок-и5ъ]

Алкоголь фу Сигареты фу

[@danylokurkurin6336]

парень посмотри на мою естетику)))))))))))))))))))

[@dareno4ekpodareno4ek10]

А учебник Мякишева за какой класс?

[@pvictor54]

Эта тема в 10 классе.

[@WhiteCap-z1e]

Запрещенная зона это зона, находящаяся на границе двух веществ или запрещенная зона - это зона, при приобретении энергии активации электроном, которую он пройдет (зонная теория)?

[@pvictor54]

Это энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости полупроводника.

[@WhiteCap-z1e]

@@pvictor54 спасибо за пояснение!