KEMK Si Dlme na Vlastn Polovodie Typ N

KŘEMÍK (Si)

Dělíme na Vlastní Polovodiče Typ N Nevlastní Typ P

Vlastní polovodiče • Látky, jejichž odpor při poměrně malém zvýšení teploty výrazně klesá • Prvky ze 4. skupiny periodické soustavy prvků - 4 valenční elektrony - Uhlík, křemík, germanium, cín, olovo • Malým zahřátím se dodá elektronům tolik energie, že se z vazeb uvolní a mohou se volně pohybovat v látce

Vlastní polovodiče • Díra – na místě uvolněných elektronů • Množství volných elektronů a děr se s rostoucí teplotou zvětšuje • V elektrickém poli se díry a v. elektrony pohybují usměrněným pohybem

Využití Termistor • Součástka velikosti rezistoru • Mění svůj odpor podle teploty prostředí a tím reguluje proud v obvodu • Např. k regulaci vytápění t°

Nevlastní polovodiče - příměsové Polovodič typu N (negativní) • Jeden z atomů křemíku nahradíme atomem prvku z 5. skupiny periodické tabulky prvků – arsen (fosfor, antimon) • Donory – dodávají elektrony • Přebytek záporného náboje – negativní - N Si + As

Nevlastní polovodiče - příměsové Polovodič typu P (pozitivní) • Jeden z atomů křemíku nahradíme atomem prvku z 3. skupiny periodické tabulky prvků – indium (bor, hliník, gallium) • Akceptory – dodávají díry • Jedna vazba neobsazena – díra (kladný náboj) – pozitivní - P Si + In

Zapojení P-N přechodu v propustném směru N P

Zapojení P-N přechodu v nepropustném (závěrném) směru P N

Využití Dioda • Usměrňuje el. proud • LED diody – kontrolní světlo – při průchodu proudu se uvolňuje energie (světlo) – barva závisí na použitém polovodičovém materiálu – Předřazujeme jí ochranný odpor o hodnotě několika stovek ohmů (dioda v propustném směru klade nepatrný odpor a velkým proudem by byla zničena)

Rozdělení polovodičových prvků podle počtu přechodů PN elektronické součástky • 0 …. Termistory , fotorezistory, varistory, Hallovy články • 1 …. Diody (hrotové, plošné) • 2 …. Tranzistory (bipolární, unipolární - FET), diaky • 3 …. Tyristory • 4 …. Triaky • více …. Integrované obvody(analogové, digitální)

Tranzistory PNP a NPN Dva přechody PN • • Báze velmi tenká – 0, 1 mm K jednotlivým částem připojeny elektrody – kolektor, emitor, báze P N P C BÁZE N N C KOLEKTOR B P B E EMITOR E

C B μA m. A E ZBE ZCE Schéma zapojení tranzistoru NPN se společným emitorem • • • Připojíme zdroj napětí CE mezi kolektor a emitor, pak při libovolné polaritě zdroje je vždy jeden z přechodů do báze zapojen v závěrném směru (teď B – C) Vzniklý obvod doplníme obvodem báze. Připojíme zdroj BE v propustném směru, obvodem začne procházet proud. V tomto okamžiku však proud prochází i kolektorovým obvodem. Přitom proud v kolektorovém obvodu je podstatně větší než proud v obvodu báze. Zesilovač proudu a napětí

Otázky 1. Jak se mění odpor kovů a polovodičů s rostoucí teplotou? 2. Uveď alespoň jednu látku, která je vlastní polovodič. 3. Co jsou příměsové polovodiče? 4. Jak vznikne z krystalu křemíku polovodič typu N? 5. Čím je tvořen elektrický proud v polovodiči typu N? 6. Jak vznikne z krystalu germania polovodič typu P? 7. Čím je tvořen elektrický proud v polovodiči typu P? 8. Zakresli elektrický obvod, ve kterém bude dioda zapojena v propustném směru. 9. Uveď příklad použití diody.

10. Na obrázku je schéma el. sítě, která obsahuje žárovky a polovodičové diody spojené se zdrojem napětí. Urči žárovky, kterými prochází el. proud. (1) (2) (3) (4) (5)

Odpovědi 1. Kovy – s rostoucí teplotou roste odpor, polovodiče – s rostoucí teplotou klesá odpor 2. Křemík, germanium, uhlík, cín, olovo 3. Do vlastního polovodiče přidám příměs. 4. Přidám pětimocný prvek (arsen, fosfor, antimon) 5. Elektrony 6. Přidám trojmocný prvek (indium, bor, hliník) 7. Děrová vodivost 8. 9. Usměrňovač proudu, kontrolka 10. 1, 3, 5

Děkuji za pozornost Daniela Kalistová

• Obrázky autorka