Физика и астрономия · 9 клас · урок 2 от 5

Носители на тока: електрони и дупки

В този урок научаваме какви са носителите на тока в полупроводниците. В кристала на силиция всеки атом е свързан с четири съседа чрез ковалентни връзки. При нагряване някой електрон може да се откъсне и да стане свободен, а на неговото място остава незаето място, наречено дупка. Дупката се държи като положителен заряд и също се премества, защото съседни електрони я запълват. В чист полупроводник електроните и дупките са в равен брой.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • В силиция атомите са свързани с ковалентни връзки.
  • Дупка: незаето място в ковалентна връзка. Има положителен заряд, равен по големина на заряда на електрона.
  • В чист (собствен) полупроводник токът се дължи на електрони и дупки в равен брой.
  • Рекомбинация: свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват.
  • При нагряване се образуват повече двойки електрон-дупка и проводимостта расте.

Пример

Ако в чист силиций при нагряване се освободят 1000 електрона, в него се образуват и 1000 дупки.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Как се нарича незаетото място в ковалентна връзка, останало след освобождаването на електрон?
    • Йон
    • Протон
    • Дупка
    • Донор

    Отговор: Дупка

    Дупката се държи като положителен носител на заряда.

  2. Какви са носителите на тока в чист (собствен) полупроводник?
    • Електрони и дупки в равен брой
    • Само електрони
    • Само дупки
    • Положителни и отрицателни йони

    Отговор: Електрони и дупки в равен брой

    Всеки освободен електрон оставя след себе си една дупка.

  3. Каква връзка свързва атомите в кристала на силиция?
    • Йонна
    • Метална
    • Ковалентна
    • Водородна

    Отговор: Ковалентна

    Всеки атом образува 4 ковалентни връзки със съседите си чрез общи електронни двойки.

  4. Какъв заряд има дупката в полупроводника?
    • Отрицателен
    • Нулев
    • Положителен, равен по големина на заряда на електрона
    • Положителен, равен на заряда на ядрото

    Отговор: Положителен, равен по големина на заряда на електрона

    Липсващият електрон оставя некомпенсиран положителен заряд e.

  5. Какво е рекомбинация в полупроводник?
    • Свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват
    • Атом губи електрон и се появява дупка
    • Примес отдава електрон
    • Кристалът се разтопява

    Отговор: Свободен електрон запълва дупка и двата носителя изчезват

    Рекомбинацията е обратният процес на образуването на двойка електрон-дупка.

  6. Какъв е зарядът на свободния електрон?
    • Положителен
    • Отрицателен
    • Неутрален
    • Променлив

    Отговор: Отрицателен

    Електронът е отрицателно заредена частица.

  7. Как се нарича полупроводник без примеси?
    • Примесен
    • Свръхпроводник
    • Собствен (чист)
    • Диелектрик

    Отговор: Собствен (чист)

    Чистият полупроводник без примеси се нарича собствен.

  8. Кое увеличава броя на свободните електрони в чист силиций?
    • Нагряването
    • Охлаждането
    • Боядисването
    • Намагнитването

    Отговор: Нагряването

    При нагряване електроните получават енергия и се откъсват от връзките.

  9. С колко съседни атома е свързан всеки атом в кристала на силиция?
    • 2 съседа
    • 6 съседа
    • 8 съседа
    • 4 съседа

    Отговор: 4 съседа

    Силицият е четиривалентен и всеки атом образува 4 ковалентни връзки със съседите си.

  10. Колко електрона образуват една ковалентна връзка?
    • Един
    • Два
    • Три
    • Четири

    Отговор: Два

    Ковалентната връзка е обща двойка електрони на два съседни атома.

  11. Какво става с дупката, когато съседен електрон я запълни?
    • Изчезва завинаги
    • Става електрон
    • Премества се
    • Разделя се на две

    Отговор: Премества се

    Електронът оставя ново празно място там, откъдето е дошъл, т.е. дупката се премества.

  12. В каква посока се движат дупките в електрично поле?
    • По посока на полето
    • Срещу полето
    • Перпендикулярно на полето
    • Не се движат

    Отговор: По посока на полето

    Дупките се държат като положителни заряди, затова се движат по посока на полето.

  13. Как се нарича образуването на двойка свободен електрон и дупка при нагряване?
    • Рекомбинация
    • Поляризация
    • Дифузия
    • Генерация

    Отговор: Генерация

    Появата на двойки електрон-дупка се нарича генерация, а обратният процес е рекомбинация.

  14. В чист силиций при нагряване са се освободили 5·1010 електрона. Колко са всички свободни носители на тока?
    • 5·1010
    • 2,5·1010
    • 1011
    • 1021

    Отговор: 1011

    На всеки свободен електрон има една дупка: 5·1010 + 5·1010 = 1011.

  15. Електроните и дупките в силиций се движат в електрично поле в противоположни посоки. Каква е посоката на тока, който създават?
    • Противоположна, токовете се унищожават
    • Една и съща, по полето
    • Само електроните дават ток
    • Само дупките дават ток

    Отговор: Една и съща, по полето

    Отрицателни заряди срещу полето и положителни по полето дават ток в една и съща посока, затова токовете се събират.