Номер 8, страница 235 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

8. Приведите примеры использования полупроводниковых приборов.

Полупроводниковые приборы — это класс электронных компонентов, созданных на основе полупроводниковых материалов (кремний, германий и др.), которые являются фундаментом всей современной электроники. Их применение охватывает практически все сферы жизни. Ниже приведены основные типы полупроводниковых приборов и примеры их использования.

Диоды

Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие свойством односторонней проводимости, то есть они пропускают электрический ток преимущественно в одном направлении.

• Выпрямительные диоды: основное применение — в блоках питания для преобразования переменного тока сети в постоянный ток, необходимый для работы большинства электронных устройств (зарядные устройства для телефонов, блоки питания компьютеров).
• Светодиоды (LED): преобразуют электрическую энергию в световую. Используются в качестве источников света (лампы, фонари), индикаторов на приборных панелях, а также для создания экранов телевизоров, смартфонов и мониторов (технологии OLED, QLED).
• Фотодиоды и солнечные элементы: работают по обратному принципу — преобразуют световую энергию в электрический ток. Фотодиоды применяются в датчиках освещенности, приемниках инфракрасного сигнала (в пультах ДУ), а солнечные элементы — в солнечных батареях.
• Стабилитроны (диоды Зенера): предназначены для стабилизации напряжения в электрических цепях, защищая чувствительную электронику от его колебаний.

Транзисторы

Это полупроводниковые приборы с тремя выводами, позволяющие управлять большим током в выходной цепи с помощью малого сигнала в управляющей цепи. Их две главные функции — усиление и переключение.

• Усилители: транзисторы являются основой всех усилителей электрических сигналов — звуковых (в аудиосистемах, наушниках), радиочастотных (в радиоприемниках, мобильных телефонах, Wi-Fi роутерах).
• Электронные ключи: в цифровой технике транзисторы работают как сверхбыстрые переключатели. Миллиарды таких микроскопических ключей, объединенных вместе, образуют:
  • Микропроцессоры и микроконтроллеры — «мозг» любого компьютера, смартфона, а также современной бытовой техники (стиральных машин, микроволновых печей).
  • Микросхемы памяти — оперативная память (RAM) и флеш-память (в SSD-дисках, USB-накопителях) состоят из ячеек на основе транзисторов.

Тиристоры и симисторы

Это мощные полупроводниковые ключи, предназначенные для коммутации и регулирования больших токов и напряжений в цепях переменного тока.

• Регуляторы мощности (диммеры): используются для плавного изменения яркости ламп накаливания или скорости вращения вентиляторов.
• Силовая электроника: применяются в схемах плавного пуска мощных электродвигателей, в промышленных установках и сварочных аппаратах.

Интегральные микросхемы (ИМС, чипы)

Это не отдельный прибор, а целая электронная схема, содержащая на одном кристалле полупроводника тысячи, миллионы или даже миллиарды элементов (транзисторов, диодов, резисторов). Практически все перечисленные выше применения реализуются сегодня в виде ИМС.

• Процессоры (CPU, GPU): выполняют все вычисления в современных цифровых устройствах.
• Микросхемы логики: реализуют логические операции, являясь строительными блоками для цифровых систем.
• Операционные усилители и компараторы: стандартные аналоговые микросхемы для обработки аналоговых сигналов.

Полупроводниковые датчики

Это приборы, которые используют уникальные свойства полупроводников для преобразования различных физических величин в электрический сигнал.

• Датчики температуры (термисторы): изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры. Используются в электронных термометрах, системах климат-контроля.
• Датчики Холла: реагируют на наличие и величину магнитного поля. Применяются в системах зажигания автомобилей, для определения скорости вращения в бесколлекторных двигателях, в смартфонах для определения закрытия чехла-книжки.
• Фотоматрицы (CCD, CMOS): состоят из массива фотодиодов и являются «глазами» цифровых фотоаппаратов, видеокамер и камер смартфонов.

Ответ: Примеры использования полупроводниковых приборов включают: выпрямление тока в блоках питания (диоды); освещение, индикацию и создание дисплеев (светодиоды); усиление сигналов и выполнение логических операций в процессорах и памяти компьютеров и смартфонов (транзисторы); управление мощными нагрузками в диммерах и двигателях (тиристоры); а также измерение температуры, света и магнитных полей в различных датчиках.