Polovodiče
- měrný elektrický odpor je větší než u vodičů a menší než u izolantů,(10–4 – 108 .m)
- více než u vodičů jejich vodivost závisí na teplotě, záření a příměsích
- křemík, germanium, selen, telur, uhlík, sulfid olovnatý
- nejjednodušší polovodičové elektronické součástky jsou termistor a fotorezistor
Termistory
o rezistor závislý na teplotě sestrojený ze směsi oxidů ve tvaru tyčinky, destičky, perličky
o s rostoucí teplotou se odpor zmenšuje a proud v obvodu roste
o využití: regulace teploty, stabilizace elektrických obvodů
Fotorezistory
o nejčastěji ze sirníku kademnatého CdS
o odpor lze regulovat ve velkém rozmezí změnou osvětlení
o odpor neosvětleného fotorezistoru je větší než osvětleného
Vedení elektrického proudu v čistém polovodiči – vlastní vodivost
- nejvýznamnější polovodič – velmi čistý monokrystalický křemík (14 elektronů – 4 valenční)
- při nízké teplotě (blíží se 0K) se křemík chová jako izolant, okolo teplot 20oC dochází k „vytřesení“ některých elektronů z vazeb – na místě elektronu vzniká prázdné místo díra (převládá kladný náboj)
- díra má vlastnosti kladné částice
- volné elektrony se chaoticky pohybují a pokud se setkají s dírou ztratí část energie a jsou opět součástí vazby
- takto se udržuje rovnováha mezi generací párů elektron – díra a jejich zánikem rekombinací
- při zapojení do elektrického obvodu se díry začnou pohybovat ve směru intenzity a volné elektrony proti směru
- výsledný proud je součtem proudu elektronového a děrového
- měrný elektrický odpor se zvýšením teploty snižuje
- elektrická vodivost způsobená párem elektron – díra se nazývá vlastní vodivost a látky s touto vlastností jsou vlastní polovodiče
- generování páru elektron – díra díky záření se nazývá vnitřní fotoelektrický jev
Příměsové polovodiče
- příměsi pětimocných prvků (P,As,Sb)
o 4 z 5 valenčních elektronů příměsi se podílejí na vazbě s polovodičem a 5. je volný
o polovodič získá elektronovou vodivost, z příměsí se stávají kladné nepohyblivé ionty – donory
o je zde více elektronů než děr, proto elektrony jsou nosiče většinové (majoritní) s a díry jsou menšinové (minoritní) nosiče náboje
o polovodiče s převládající elektronovou vodivostí jsou polovodiče typu N (nositele náboje jsou Negativní částice (záporné))
- příměsi trojmocných prvků (B,Al,Ga,In)
o polovodič získá děrovou vodivost a stane se z něj polovodič typu P (pozitivní částice)
o každý atom obsadí se svými třemi valenčními elektrony je 3 vazby ze 4 a vznikne díra
o příměsi se stávají nepohyblivými zápornými ionty – akceptory, díry jsou většinoví, elektrony menšinoví nosičové náboje
Aktuální přehled studia pro rok 2024/2025:
Nevíte, co studovat? Za 5 minut to zjistíte! Spustit test
- vodivost způsobená příměsi se nazývá příměsová vodivost a polovodiče jsou příměsové polovodiče
Polovodičová dioda – přechod PN
- součástka s dvěma vývody připojenými ke krystalu polovodiče s jediným přechodem PN
- vývod spojený s oblastí P je anoda a vývod spojený s N je katoda
- nelineární součástka, neplatí Ohmův zákon, závisí nejen na velikosti napětí, ale i na jeho orientaci
- pokud diodu zapojíme v propustném směru (potenciál anody je větší než potenciál katody) pak proud prochází normálně jako bez diody
- pokud je zapojena v závěrném směru (potenciál katody je větší než potenciál anody) proud v obvodu neprochází
- závislost vodivosti na polaritě napětí – diodový jev
- děje vysvětlíme: elektrony s N a díry s P se setkají na přechodu PN a nastanou rekombinace, převládne působení nepohyblivých iontů příměsí (donorů a akceptorů), vznikne hradlová vrstva silná asi 1 m s elektrickým polem jehož intenzita směřuje s N do P, toto elektrické pole zabraňuje další pronikání elektronů a děr a nastane rovnovážný stav
- či-li zapojíme-li diodu propustném směru elektrické pole v diodě je působení zdroje orientováno proti hradlové vrstvě a potlačí ji – proud prochází
- pokud je v závěrném směru hradlová vrstva zesílí a prochází velice malý proud (menšinové nosiče)
- voltampérová charakteristika diody – závislost proudu procházející diodou a připojeným napětím
- v propustném směru proud začíná rychle stoupat po dosažení prahového napětí UF0, proud nesmí překročit určitou hodnotu I danou výrobcem
- v závěrném směru prochází jen malý proud, napětí nesmí překročit průrazné napětí UBR (Zenerovo napětí), došlo by ke zničení diody, dioda, která pracuje i po překročení tohoto napětí je Zenerova dioda
Za správnost a původ studijních materiálů neručíme.
