光束落在水晶上。在家享受有趣的化学体验

光束落在水晶上。化学实验

有趣的化学实验

让我们开始制造半导体吧。一旦你已经成功 - 经验当你把铝勺变成整流器时。现在的体验同样有趣，并且有理论解释。最好将其放在化学圈或学校实验室中，而不是因为这种体验很危险：您很可能家里没有所需的物质。

第一，初步体验。准备硝酸铅或醋酸铅溶液，让硫化氢通过（在通风下工作！）。将沉淀的硫化铅 PbS 干燥并检查其导电情况。事实证明，这是最常见的绝缘体。那么半导体呢？

我们不要急于下结论，而是进行以下基本实验。对于他，您必须准备等量的 15% 硫脲 NH 溶液，例如 3 毫升₂碳(S)NH₂ 和6%醋酸铅溶液。将两种溶液倒入小玻璃杯中。使用镊子将玻璃板插入溶液中并垂直握住它（或将其固定在该位置）。戴上橡胶手套，将浓碱溶液倒入玻璃中，几乎达到顶部（小心！），然后用玻璃棒轻轻搅拌，尽量不要接触板。稍微加热溶液——使蒸汽出现；继续搅拌。十分钟后，小心取出玻璃板，用流水清洗并干燥。

在这种情况下，你得到的是硫化铅——那有什么区别呢？

在第二个实验中，反应进行缓慢，沉淀物没有立即析出。如果你观察溶液，你会注意到起初它变得混浊，变得几乎像牛奶，然后才变暗 - 这些中间化合物分解，形成黑色硫化铅。它以黑色薄膜的形式沉积在玻璃上，该薄膜由非常小的晶体组成，只有在显微镜下才能看到。因此，这部电影看起来非常光滑，几乎像镜子一样。

将两个电触点连接到薄膜上并通过电流。如果之前实验中的硫化铅表现得像电介质，那么现在它可以传导电流！在电路中放一个电流表，测量电流并计算电阻：它会比金属高，但不会大到成为电流通过的障碍。

将一盏点亮的灯放在离板很近的地方，然后再次打开电流。您会立即发现硫化铅电阻急剧下降。如果简单地加热黑色胶片，它的表现将大致相同。但是，如果电导率在照明和加热过程中增加，那么我们就是在处理半导体！

为什么硫化铅有这样的性质呢？我们把它的分子式记为PbS，但这种物质晶体的真实成分与它并不完全相符。一些化合物，包括硫化铅，不遵守成分恒定定律。它们都是半导体。（顺便说一下，这同样适用于对交流电进行整流的氧化铝。）

在硫化铅晶体中，颗粒的排列似乎应该是严格重复的。但通常，由于获得晶体的溶液浓度波动，顺序被破坏。温度、其他外因的影响。尽管如此，在真正的晶体中，硫与铅原子的比例并不完全是 1:1。该比率的偏差非常小，仅为 0,0005 左右。但即使这样也足以使属性发生显着变化。

铅和硫的原子在晶体中通过两个电子连接：铅将它们提供给硫。那么，什么时候违反1:1的比例呢？如果铅原子旁边没有硫原子，电子将是自由的 - 它们将充当载流子。而且这样的例子并不像看起来那么少。当然，1,0005:1的比例几乎等于一，但如果你记住晶体中有多少个原子，那么这个微不足道的差异对你来说就不再那么微不足道了。

硫化铅的成分可以调整。那么有必要改变它的电导率。当晶体中硫原子较多时，电导率下降，当硫原子较少时，形成更多的自由电子，电导率升高。总之，通过改变硫和铅原子的比例，可以获得所需的电导率。这段经历来之不易；如果你不敢做实验，请相信我的话，它是有效的。

拿一根石英管，在天空中放置一艘装有硫化铅的船。另一方面，将装有铅的同一个舟皿插入管子中，并非常强烈地加热管子，使铅开始蒸发。在这种情况下，硫化物会吸收蒸汽，富含铅，导电率会显着增加。

剩下的只是回答为什么硫化铅对光如此敏感的问题。光量子将能量传递给电子，在每种特定情况下，具有特定波长的射线是最有效的。对于硫化铅，这是红外热辐射。这就是为什么我们建议您将灯靠近胶片。

顺便说一下，红外线接收器通常使用一种极好的半导体——硫化铅。

作者：奥尔金 O.M.

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