Sada 1 - Elektrotechnika

Podobné dokumenty
V nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Sada 1 - Elektrotechnika

7. Elektrický proud v polovodičích

Polovodiče, dioda. Richard Růžička

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Metodický návod: 5. Zvyšování vnějšího napětí na 3 V. Dochází k dalšímu zakřivování hladin a rozšiřování hradlové vrstvy.

Elektrický proud v polovodičích

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Sada 1 - Elektrotechnika

Polovodiče ELEKTROTECHNIKA TO M Á Š T R E J BAL

Obrázek 1: Schematická značka polovodičové diody. Obrázek 2: Vlevo dioda zapojená v propustném směru, vpravo dioda zapojená v závěrném směru

Projekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie

VY_32_INOVACE_ELT-1.EI-18-VODIVOST POLOVODICU. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Elektřina a magnetizmus polovodiče

7. Elektrický proud v polovodičích

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_16_ZT_E

r W. Shockley, J. Bardeen a W. Brattain, zahájil epochu polovodičové elektroniky, která se rozvíjí dodnes.

VY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Elektronika pro informační technologie (IEL)

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, polovodiče

Polovodiče. Co je polovodič? Polovodiče jsou látky, jejichž rezistivita leží při obvyklých teplotách v intervalu 10 Ω m až 8

Sada 1 - Elektrotechnika

17. Elektrický proud v polovodičích, užití polovodičových součástek

Polovodičové diody Definice

Polovodičové prvky. V současných počítačových systémech jsou logické obvody realizovány polovodičovými prvky.

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Polovodiče TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

8. Úvod do fyziky pevných látek

3.5. Vedení proudu v polovodičích

Sada 1 - Elektrotechnika

1 Polovodiče základní pojmy, vlastnosti. Přechody, diody, jejich struktura, vlastnosti a aplikace.

5. Vedení elektrického proudu v polovodičích

Nezkreslená věda Vodí, nevodí polovodič? Kontrolní otázky. Doplňovačka

PODPORA ELEKTRONICKÝCH FOREM VÝUKY

Zvyšování kvality výuky technických oborů

2.3 Elektrický proud v polovodičích

Obr Teplotní závislost intrinzické koncentrace nosičů n i [cm -3 ] pro GaAs, Si, Ge Fermiho hladina Výpočet polohy Fermiho hladiny

Pedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice 2 Číslo úlohy : 1

Téma: Číslo: Anotace: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Druhy materiálů, princip vedení, vakuovaná technika. Ing. Viera Nouzová

2.6. Koncentrace elektronů a děr

Laboratorní práce č. 3: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

Osnova: 1. Polovodiče materiály, dotace 2. Polovodičové diody 3. Dynamické parametry. 5. Aplikace diod

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Zvyšování kvality výuky technických oborů

U BR < 4E G /q -saturační proud ovlivňuje nárazovou ionizaci. Šířka přechodu: w Ge 0,7 w Si (pro N D,A,Ge N D,A,Si ); vliv U D.

6. STUDIUM SOLÁRNÍHO ČLÁNKU

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

způsobují ji volné elektrony, tzv. vodivostní valenční elektrony jsou vázány, nemohou být nosiči proudu

FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 3 FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 4

Úvod do moderní fyziky. lekce 9 fyzika pevných látek (vedení elektřiny v pevných látkách)

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

Zvyšování kvality výuky technických oborů

ELEKTRONICKÉ PRVKY TECHNOLOGIE VÝROBY POLOVODIČOVÝCH PRVKŮ

Neřízené polovodičové prvky

Polovodičové součástky

Název projektu: EU peníze školám. Základní škola, Hradec Králové, M. Horákové 258

Sada 1 - Elektrotechnika

Zvyšování kvality výuky technických oborů

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Sada 3 Inženýrské stavby

Sada 2 Microsoft Word 2007

4.3.2 Vlastní a příměsové polovodiče

Polovodičové diody Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Laboratorní práce č. 2: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Sada 2 Stavební provoz

Sada 1 CAD Písmo v AutoCADu

Sada 2 Stavební provoz

Sada 2 Microsoft Word 2007

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Otázka č. 3 - BEST Aktivní polovodičové součástky BJT, JFET, MOSFET, MESFET struktury, vlastnosti, aplikace Vypracovala Kristýna

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

Elektronika pro informační technologie (IEL)

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřený předmětem jsou v tomto případě polovodičové diody, jejich údaje jsou uvedeny v tabulce:

Sada 2 Microsoft Word 2007

Obrázek a/struktura atomů čistého polovodičeb/polovodič typu N

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEII MĚŘENÍ NA AKTIVNÍCH SOUČÁSTKÁCH

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Energie elektronů v atomech nabývá diskrétních hodnot energetické hladiny.

Polovodičov. ové prvky. 4.přednáška

Sada 1 CAD Kótování kótovací styl

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Voltampérové charakteristiky Václav Šika

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

Elektrický zdroj (zdroj napětí) 1 of :55

Dioda - ideální. Polovodičové diody. nelineární dvojpól funguje jako jednocestný ventil (propouští proud pouze jedním směrem)

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

MĚŘENÍ PLANCKOVY KONSTANTY

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě nízkofrekvenční nevýkonový tranzistor KC 639. Mezní hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

Sada 1 Matematika. 01. Množiny - úvod

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÉHO USMĚRŇOVAČE STABILIZACE NAPĚTÍ

Zvyšování kvality výuky technických oborů

3. Polovodiče. Obr.3.1. Vlastní polovodič.

Sada 2 Microsoft Word 2007


ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ. Katedra technologií a měření BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Návrh laboratorní úlohy s varikapem

Transkript:

S třední škola stavební Jihlava Sada 1 - Elektrotechnika 8. Polovodiče - nevlastní vodivost, PN přechod Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava šablony registrační číslo projektu:cz.1.09/1.5.00/34.0284 Šablona: III/2 - inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Ing. Jaromír Zdarsa 2013 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Polovodič typu N Do čistého křemíku, který je čtyřmocný, se přidá pětimocná příměs (např. arsen As) Vznikne tak příměsový polovodič. Atom arsenu má pět valenčních elektronů, ale poslední z nich je velmi slabě vázán. Proto se již při nízkých teplotách uvolní a stane se volným. Na jeho místo k atomu arsenu se však nemůže navázat žádný jiný elektron, protože vazba je na to příliš slabá (arsen ho "nechce"). Atomy arsenu se stanou nepohyblivými kladnými ionty. Příměsový polovodič s pětimocnou příměsí

Díky každému atomu arsenu tak vznikne jeden elektron, ale žádná díra. Takovýto polovodič má tedy více elektronů než děr (páry elektron díra samozřejmě vznikají z atomů křemíku stejně jako u vlastního polovodiče ) a nazývá se polovodič s elektronovou vodivostí neboli polovodič typu N. Elektrony se nazývají majoritní (většinové) nosiče náboje, díry minoritní (menšinové) nosiče. Atomy příměsi (zde As) se nazývají donory ("darují" elektron). Polovodič typu N -již při nízké teplotě se uvolní pátý elektron od atomu arsenu

Energetické pásy polovodiče typu N V čistém (vlastním) polovodiči musí elektron z valenčního pásu dostat energii rovnou minimálně šířce zakázaného pásu, aby se stal volným. Tím, že nyní do krystalu přidáme příměs, se podoba energetických pásů změní. Nejslaběji vázaný elektron v atomu arsenu má energii blízkou horní hranici zakázaného pásu (nachází se na tzv. donorové hladině) (zakázaný pás je "zakázaný" pro krystal čistého křemíku) a tudíž na to, aby se dostal do vodivostního pásu, potřebuje mnohem menší energii než elektrony z valenčního pásu. Proto se již při nízké teplotě stane volným. Energetické pásy pro polovodič typu N

Polovodič typu P Druhou možností, jak zvýšit počet volných elektronů v křemíkovém polovodiči, je přidat do čistého křemíku atomy trojmocnéhoprvku (např. indium In). Indium má jen tři valenční elektrony, ale velmi snadno naváže ještě jeden další elektron (který se ocitnul ve vodivostním pásu při generaci páru elektron -díra). Potom ho již "nepustí", takže se z atomu india stane nepohyblivý záporný iont. Nazývá se proto akceptor (příjemce). Příměsový polovodič s třímocnou příměsí

Díky každému atomu india vznikne jedna volná díra, ale žádný elektron. V takovémto polovodiči je tedy více děr než elektronů. Je to polovodič s děrovou vodivostí neboli polovodič typu P. Díryse nazývají majoritní(většinové) nosiče náboje, elektrony minoritní (menšinové) nosiče. Polovodič typu P - atom příměsi přijme elektron a vytvoří se tak volná díra

Energetické pásy polovodiče typu P Podoba energetických pásů se oproti vlastnímu polovodiči opět změní. Tentokrát přibude tzv. akceptorová hladina, na kterou mohou přecházet elektrony z valenčního pásu. Akceptorová hladina se nachází v dolní části zakázaného pásu, takže elektrony z valenčního pásu tam mohou velmi snadno přejít. Po nich pak zůstávají volné díry. Energetické pásy pro polovodič typu P I velmi malé množství příměsových atomů v čistém polovodiči zvyšuje jeho vodivost velmi značně!!!

PNpřechod -dioda Polovodičová dioda je součástka s jedním PN přechodem, tedy s částí typu P a s částí typu N. : Situace na PN přechodu v okamžiku jeho vytvoření

Difuzní napětí Protože v blízkosti přechodu je velký gradient (spád, změna) koncentrace děr i elektronů, pronikají elektrony do části P a díry do části N a vzájemně rekombinují. Tímto způsobem volné částice s nábojem mizí z oblasti přechodu a začíná se projevovat difuzní elektrické pole E d vytvářené ionty příměsí. Další elektrony a díry se nemohou dostávat k přechodu, neboť jim v tom brání vytvořené elektrické pole. Oblast u přechodu, která neobsahuje volné částice s nábojem, se nazývá hradlová vrstva PN přechod v rovnovážném stavu

PNpřechod v propustném směru Nyní připojme na PNpřechod vnější napětí s kladným pólem na P a záporným na N. Toto vnější napětí vytváří vnější intenzitu elektrického pole E, která má směr proti intenzitě E d. Bude-li tedy vnější intenzita Evětší než E d (přiložené napětí bude dostatečně velké), bude mít celková intenzita směr od P k N, kladně nabité díry a záporně nabité elektrony se budou pohybovat směrem k přechodu a přes přechod bude procházet elektrický proud. PNpřechod je zapojen v propustném směru PN přechod zapojený v propustném směru

PNpřechod v závěrném směru Nyní naopak přiložme napětí na přechod s opačnou polaritou, tj. kladným pólem na N. Intenzita vnějšího pole E a intenzita E d mají stejný směr a "odtlačují" volné elektrony a díry ještě dále od přechodu. Přes přechod může téci jen proud způsobený minoritními nosiči, který je malý. Přechod je zapojen v závěrném směru

Polovodičová dioda Je to součástka využívající vlastností PN přechodu. Vede proud pouze při jedné polaritě napětí. (+ na anodě) Anoda polovodič typu P Katoda Polovodič typu N Anoda Katoda Schematická značka diody

Voltampérová charakteristika diody

Několik typů usměrňovacích diod

Využívá se: v usměrňovačích nelineární charakteristiky lze využít při směšování signálů otevřený přechod jako zdroj napětí při jeho osvětlení základní prvek fotovoltaických panelů LED diody Laserové diody Zenerovy diody pro stabilizaci napětí

Zdroje: Literatura: CHLUP J. KESZEGHL.: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL 1989, 321 3006 http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/index.html http://elektross.gjn.cz/index.html http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k31.htm# model http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/diody.htm Solid Team Olomouc: Elektrov praxi 1, určeno pro přípravu na zkoušky a využití v praxi, 2012 Materiál je určen k bezplatnému používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : Ing. Jaromír Zdarsa Pokud není uvedeno jinak, byly při tvorbě použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz.