Sada 1 - Elektrotechnika

Podobné dokumenty
Sada 1 - Elektrotechnika

Elektrický proud v polovodičích

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

2.3 Elektrický proud v polovodičích

7. Elektrický proud v polovodičích

5. Vedení elektrického proudu v polovodičích

Sada 1 - Elektrotechnika

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Sada 1 - Elektrotechnika

17. Elektrický proud v polovodičích, užití polovodičových součástek

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

VY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů

Nezkreslená věda Vodí, nevodí polovodič? Kontrolní otázky. Doplňovačka

7. Elektrický proud v polovodičích

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

Elektřina a magnetizmus polovodiče

Zvyšování kvality výuky technických oborů

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

Polovodiče, dioda. Richard Růžička

Polovodiče ELEKTROTECHNIKA TO M Á Š T R E J BAL

Název: Polovodiče zkoumání závislosti odporu termistoru a fotorezistoru na vnějších podmínkách

Sada 1 - Elektrotechnika

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

Charakteristiky optoelektronických součástek

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

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

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

Sada 1 - Elektrotechnika

Laboratorní práce č. 2: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

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

Elektrický proud. Elektrický proud : Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: Usměrněný pohyb volných elektronů

b) nevodiče izolanty nevedou el. proud plasty, umělé hmoty, sklo, keramika, kámen, suché dřevo,papír, textil

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

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

6. STUDIUM SOLÁRNÍHO ČLÁNKU

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

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Elektrický proud stejnosměrný

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

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

Sada 3 Inženýrské stavby

Laboratorní práce č. 3: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

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

Sada 2 Klempířská technologie

Sada 2 Geodezie II. 16. Měření posunů a přetvoření

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

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

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

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

4.3.2 Vlastní a příměsové polovodiče

15. Elektrický proud v kovech, obvody stejnosměrného elektrického proudu

Sada 2 Microsoft Word 2007

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Sada 2 Stavební provoz

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

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

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

Elektronika pro informační technologie (IEL)

Sada 2 Microsoft Word 2007

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

Sada 1 Klempířská technologie

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

J i h l a v a Základy ekologie

8. Úvod do fyziky pevných látek

Sada 1 Geodezie I. 04. Vytyčení přímky

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

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Sada 1 CAD Písmo v AutoCADu

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

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

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

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Sada 3 CAD3. 4. CADKON DT+ Okna

Sada 1 CAD Prostorové souřadnice v CAD systémech

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Sada 1 Geodezie I. 09. Nivelace pořadová, ze středu, plošná

Měření charakteristik fotocitlivých prvků

Sada 2 Microsoft Word 2007

Sada 1 CAD Kótování kótovací styl

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

Sada 2 Microsoft Word 2007

ELEKTRICKÝ PROUD V POLOVODIČÍCH

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Sada 2 Stavební provoz

Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy. Odporové senzory

STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA

Sada 2 Microsoft Word 2007

Transkript:

S třední škola stavební Jihlava Sada 1 - Elektrotechnika 7. Polovodiče, P-N přechod, diody 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

Vlastní vodivost polovodičů Polovodiče jsou látky, které za normálních podmínek proud nevedou Stačí však dodání ne obzvlášť velkého kvanta energie a vodivými se stanou (překročí zakázaný pás) energie formou zahřátí, osvětlení i tlaku Typické prvky jsou: křemík (Si), germanium (Ge), kadmium(cd) vše prvky čtyřmocné a sloučeniny GaAs, CdS Schéma energetických pásů v látce

Dvojice elektron -díra Generace páru elektron díra: Čím víc se zvyšuje teplota, tím víc kmitají atomy a mohou "ztratit" nějaké elektrony. Rekombinace páru elektron díra: Na místě, kde byl elektron, vznikne nenasycená vazba, tzv. díra. Ta může navázat nějaký volný elektron, který se dostane do její blízkosti. Proces zániku ("elektron spadne do díry") se nazývá rekombinace.

Vysvětlení vlastní vodivosti Elektron je částice se záporným nábojem, díravlastně představuje částici s kladným nábojem. Elektron ze sousední vazby přeskočí do vedlejší dírya ta se tak "posune" o místo vedle (ve skutečnosti se jedna dírazaplní a jiná vznikne, ale efekt je stejný, jakoby nic nezanikalo ani nevznikalo a dírase jen přesunula - pohyb díry).

Pohyb elektronu a díry musí probíhat najednou (elektron uvolní vazbu, zaplní díru a ta se tak pohybuje). Vypadá to tedy tak, že na jednu stranu se vždy pohybuje záporný elektron, na druhou stranu kladná díra. Toto je princip vlastního vodivosti polovodiče. Má stejný počet elektronů a děr. Připojíme-li polovodič ke zdroji napětí, pohybují se elektrony směrem ke kladné zdířce zdroje a díry směrem k záporné zdířce. Polovodičem protéká elektrický proud I, který je složen ze dvou částí: proudu I d tvořeného dírami (děrový proud) a proudu I e tvořeného elektrony (elektronový proud). Je tedy I=I e +I d Vzhledem k výše uvedenému principu polovodičů je jasné, že odpor polovodiče bude silně záviset na tom, jakou mu dodáme energii. To znamená například na světle a na teplotě. Ale kupodivu třeba i na tlaku.

Termistor Jak závisí odpor polovodiče na teplotě? S rostoucí teplotou klesá, neboť se uvolňují další nosiče náboje (více elektronů z valenčního pásu je schopno překonat zakázaný pás a stát se volnými). Oproti tomu u kovů odpor s rostoucí teplotou roste -atomy mříže více kmitají a tudíž se více srážejí s elektrony a tím je brzdí Využití termistoru: 1. Měření teploty. 2. Měření průtokového množství.termistor se napřed elektrickým proudem ohřeje na jistou teplotu a pak se ponoří do proudu kapaliny nebo plynu a tak se ochlazuje. Ochlazení závisí na průtoku (při dané teplotě látky, která protéká). 3. Měření teploty na dálku a na špatně přístupných místech.jednou termistor někam zabuduji a pak mohu na vzdáleném stanovišti měřit, nebo mohu pomocí miniaturních termistorů (tzv. perličkový termistor) měřit teplotu v lidském těle, uvnitř motorů apod. 4. Kompenzace odporu žhavícího vodiče v elektronkách. Kovové vlákno má za studena malý odpor, který po zahřátí několikrát vzroste (spočtěte si to ). Napětí je určeno na zahřátý žhavící vodič -při zapnutí proudu nastává proto velký proudový náraz. Dáme-li do série s vodičem termistor mající za studena velký odpor, který klesá s teplotou, je celkový odpor stále přibližně konstantní. 5. Převodník z teploty na napětí.

Využití termistoru: 1. Měření teploty. 2. Měření průtokového množství.termistor se napřed elektrickým proudem ohřeje na jistou teplotu a pak se ponoří do proudu kapaliny nebo plynu a tak se ochlazuje. Ochlazení závisí na průtoku (při dané teplotě látky, která protéká). 3. Měření teploty na dálku a na špatně přístupných místech.jednou termistor někam zabuduji a pak mohu na vzdáleném stanovišti měřit, nebo mohu pomocí miniaturních termistorů (tzv. perličkový termistor) měřit teplotu v lidském těle, uvnitř motorů apod. 5. Převodník z teploty na napětí.

Fotorezistor Fotorezistorje polovodičová součástka, jejíž odpor závisí na osvětlení. Světlo (fotony) dodává energii elektronům ve valenčním pásu, které tak mohou překonat zakázaný pás a stát se volnými. Čím více světla dopadá na fotorezistor, tím větší proud prochází obvodem. Z toho vyplývá, že odpor fotorezistoru klesá se zvyšujícím se osvětlením. Se zvyšujícím se počtem volných elektronů ve vodivostním pásu roste vodivost polovodiče a tudíž klesá jeho odpor.

Využití fotorezistorů: 1. Měření osvětlení expozimetr (např. ve fotografických přístrojích) 2. Ovládání přístrojů - fotobuňka- otvírání dveří, zapínání zařízení... 3. Zabezpečovací zařízení-světelná závora -proti krádeži, bezpečnostní pojistka pro vypínání přístrojů,... 4. Detekce neviditelného infračerveného záření-nutno používat materiály s menší šířkou zakázaného pásu, například InSb. Toto se opět používá v zabezpečovacích zařízeních (paprsek není vidět). 5. Převodník ze světla na elektrické napětí.

Tenzoelektrickásoučástka Tenzoelektrickásoučástka je polovodičová součástka bez PNpřechodu (kus polovodiče), jejíž odpor je závislý na mechanickém tlaku. Mechanickým tlakem se změní mřížková konstanta (vzdálenost atomových rovin) polovodiče a tím se změní koncentrace částic s nábojem a může se měnit i šířka zakázaného pásu (čímž se mění počet elektronů ve vodivostním pásu). U některých materiálů, např. germania, křemíku, stříbra a arsenu se efekty těchto dvou změn sčítají.

Použití: 1. Měření tlaku. Aby bylo měření dostatečně citlivé, měří se v můstkovém zapojení. Odpor reostatu nastavujeme tak, aby ampérmetrem neprotékal proud, a z odporu tenzoelektrickésoučástky můžeme určit tlak na ni působící.

2. Mikrofon. Pracuje na stejném principu jako uhlíkový mikrofon. 3. Převodník mechanického tlaku na elektrické napětí.

Zdroje: Literatura: IŽOM. TOKOLYF.: Elektrotechnické materiály pro SOU, 2855, SNTL,1986 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 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.