§ 10. Применение полупроводников

Терморезисторы (термисторы) и фоторезисторы

1. Зависимость сопротивления полупроводника от температуры используется в приборах, называемых терморезисторами или термисторами. Термисторы представляют собой полупроводниковые трубки, стержни или диски малых размеров (от микрометров до нескольких сантиметров) (рис. 37). Их используют в термометрах сопротивления, принцип действия которых аналогичен металлическим термометрам сопротивления: при изменении температуры терморезистора изменяется его сопротивление и, соответственно, сила тока. Различие заключается в том, что сопротивление полупроводникового терморезистора с повышением температуры уменьшается.

терморезистор

Терморезисторы могут быть использованы для измерения температуры в достаточно широком диапазоне: от 4 до 1300 К.

Зависимость сопротивления полупроводника от интенсивности падающего на него света используется в фоторезисторах. При освещении полупроводника электроны поглощают энергию фотонов, их энергия возрастает, благодаря чему электроны становятся свободными, а на их месте образуются дырки, т. е. число свободных носителей заряда увеличивается.

Фоторезисторы широко применяются в автоматических устройствах, в частности в фотореле. Упрощённый принцип его действия состоит в следующем. Пока на фоторезистор, соединённый с источником тока, не падает свет, его сопротивление велико, и тока в цепи нет. При освещении фоторезистора его сопротивление уменьшается, в цепи появляется электрический ток, который может включать или выключать реле.

Фотореле установлены в турникетах метро и наземного транспорта, в различных устройствах сигнализации.

Полупроводниковый диод

2. В месте контакта двух полупроводников р- и n-типа образуется слой, обладающий односторонней проводимостью. Два приведённых в контакт полупроводника с проводимостью разного типа называют полупроводниковым диодом, а контакт двух полупроводников называют р — n-переходом. Рассмотрим, что происходит в контактном слое.

Как вы уже знаете, полупроводник n-типа содержит донорные примеси и обладает избытком электронов, полупроводник р-типа содержит акцепторные примеси и обладает избытком дырок. При контакте двух полупроводников разного типа электроны полупроводника n-типа, участвуя в тепловом движении, вследствие диффузии проникают в полупроводник p-типа, а дырки из полупроводника p-типа в полупроводник n-типа. В результате в контактном слое уменьшается концентрация основных носителей заряда, и его сопротивление возрастает.

Продолжение >>>