Elektřina a magnetizmus polovodiče

Transkript

1 DUM Základy přírodních věd DUM III/2-T3-11 Téma: polovodiče Střední škola Rok: Varianta: A Zpracoval: Mgr. Pavel Hrubý a Mgr. Josef Kormaník VÝKLAD Elektřina a magnetizmus polovodiče Obsah POLOVODIČ... 2 DĚLENÍ elektrických polovodičů... 2 PRINCIP FUNKCE polovodiče... 3 NEVLASTNÍ vodivost... 4 příměrová vodivost typu N... 4 příměrová vodivost typu P... 4 Polovodičové součástky... 5 TERMISTOR... 5 polovodičová DIODA... 5 LED... 6 Tranzistor... 6 VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 1

2 POLOVODIČ je látka, která má větší měrný odpor než kov má menší měrný odpor než izolant jeho vodivost lze ovlivnit změnou podmínek o vnitřních příměs jiného prvku o vnějších dodáním energie (tepelné,světelné nebo elektrické) při nízkých teplotách se chová jako izolant zvyšováním teploty se hodnota odporu snižuje závislost odporu na rostoucí teplotě polovodičové atomové hodiny DĚLENÍ elektrických polovodičů podle STRUKTURY o krystalická má jí většina polovodičů: Si, Ge, Se, C, S, In, o amorfní některá skla, amorfní Si podle NOSITELE NÁBOJE o N polovodiče majoritními nositeli náboje jsou elektrony (e ) o P polovodiče majoritními nositeli náboje jsou elektronové díry (h+) VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 2

3 PRINCIP FUNKCE polovodiče krystal Si při absolutní nule má 4 valenční elektrony v mřížce nejsou volné elektrony po zahřátí se začnou valenční elektrony uvolňovat vznikají prázdná místa DÍRY (nositelé +) uvolněnou díru zaplní uvolněné ELEKTRONY látka se stává elektricky vodivou polovodič bez příměsí, nejčastější Si počet děr a elektronů je v polovodiči stejný se vzrůstající teplotou stoupá počet nosičů náboje vlastní vodivost polovodičů je malá vlastní vodivost polovodiče VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 3

4 NEVLASTNÍ vodivost vznikne dodáním cizího atomu do struktury krystalu cizí prvky v krystalu nazýváme příměsi nevlastní vodivost = příměsová vodivost vlivem příměsi v polovodiči vznikne buď přebytek elektronů nebo děr v technické praxi se převážně využívá příměsová vodivost příměrová vodivost typu N nahrazením více atomů Si atomy As nebo P vznikne přebytek volných elektronů elektronů je mnohem více než počet děr, které vznikly uvolněním elektronů z vazeb vzniká elektronová vodivost tuto vodivost nazýváme negativní atomy příměsi se staly dárci elektronů = DONORY příměrová vodivost typu P nahrazením více atomů Si atomy B, Ga, In vznikne přebytek volných děr volnou díru může zaplnit elektron z jiné vazby vzniká děrová vodivost tuto vodivost nazýváme pozitivní atomy příměsi se staly příjemci elektronů = AKCEPTORY příměsová vodivost polovodiče typu N příměsová vodivost polovodiče typu P VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 4

5 Polovodičové součástky TERMISTOR je polovodičová součástka jeho vodivost značně závisí na teplotě má malé rozměry a nepatrnou tepelnou kapacitu umožňuje okamžité měření teploty termistor polovodičová DIODA je polovodičová součástka s přechodem PN používají se k usměrnění střídavého proudu v jednom krystalu jsou dvě oblasti s různým typem vodivosti elektrony i díry jsou přitahovány ke své straně - elektrický proud neprochází přechod PN je zapojen v závěrném směru elektrony i díry jsou přitahovány k opačné straně začne procházet el. proud přechod PN je zapojen v propustném směru VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 5

6 LED světlo emitující dioda z PN přechodu zapojeného v propustném směru se emituje světelné záření LED LED Tranzistor součástky se dvěma PN přechody fungují jako zesilovače slabým proudem se řídí silný proud základ dnešní elektroniky mají tři vývody o B báze (řídící elektroda) o E emitor o C - kolektor tranzistrory NPN a PNP bibolární trazistory VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 6

7 VY_32_INOVACE_T3-3-11_Polovodice.docx stránka 7