POLOVODIE Opakovn Podle elektrick vodivosti dlme ltky na

POLOVODIČE

Opakování: Podle elektrické vodivosti dělíme látky na - vodiče - polovodiče - izolanty Polovodič je látka, jehož elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách a dá se (nejen) změnou těchto podmínek ovlivnit. Příkladem polovodičů jsou: křemík (Si), Germanium (Ge), Selen (Se), Pb. S, . . Používá se i označení polokovy.

Vodivost polovodičů můžeme rozdělit na vlastní (využívá „svých“ částic) a příměsovou (nosiče náboje se „přimíchají“) Vlastní vodivost Po dodání energie polovodiči se uvolňují elektrony, které tzv. způsobují elektronovou vodivost. Na jeho původním místě vzniká tzv. díra (místo s kladným nábojem vzhledem k okolí) způsobující děrovou vodivost. Může také dojít k zaplnění díry jiným elektronem. Tomuto ději se říká rekombinace.

Příměsová vodivost Druhou možností je tzv. příměsová vodivost, kdy volné záporné elektrony nebo kladné díry do polovodiče dodáme zvenku přidáním příměsi.

Příměs může být z V. skupiny chemických prvků - např. Arsen (As). Potom e- do vazby přebývá, proud nesou elektrony. Přebytek záporného - náboje určuje typ polovodiče typ N (negativní)

Příměs může být ze III. skupiny chemických prvků - např. Indium (In). Potom "chybí" do vazby 1 e- a vzniká díra, která se může polovodičem pohybovat (vést proud). Přebytek kladného + náboje určuje typ polovodiče typ P (pozitivní)

Použití polovodičů Vlastní polovodiče používáme např. jako fotodiody termistory, tedy součástky, které reagují na změnu okolí (osvětlení nebo teploty) Příměsové polovodiče se používají v polovodičových součástkách, především diodě a tranzistoru, kde hraje zásadní úlohu princip tzv. P-N přechodu. TY TOTIŽ „UMÍ“ ROZLIŠIT 2 STAVY ANO/NE, 1/0 a stály u zrodu dnešních technologií a počítačů.

P – N přechod Příměsové polovodiče se používají v polovodičových součástkách, především v polovodičové diodě a tranzistoru, kde zásadní úlohu hraje přechod P-N. Ten vznikne spojením polovodiče typu P a N Propustný směr - kladný pól zdroje připojí k polovodiči typu P - záporný pól k polovodiči typu N - nosiče nábojů mohou přes rozhraní volně procházet (protéká elektrický proud)

Závěrný směr - záporný pól zdroje připojí k polovodiči typu P - kladný pól k polovodiči typu N - nosiče nábojů nemohou přes rozhraní volně procházet (neprotéká elektrický proud)

POLOVODIČOVÁ DIODA • polovodičová součástka tvořená P-N přechodem • v ideálním případě propouští proud pouze jedním směrem (střídavý i stejnosměrný) V el. obvodech používáme tuto schematickou značku:

Závěrný směr Propustný směr - + pól k anodě (typ P) - pól ke katodě (typ N) P – N se zmenší nebo zruší diodou protéká el. proud. - + pól ke katodě (typ N) - pól k anodě (typ P) P – N se rozšíří el. proud diodou neprotéká ANO/NE 1/0

Dioda ve střídavém obvodu Zapojením diody do obvodu střídavého proudu dojde k jednocestnému usměrnění střídavého proudu. Proud může diodou procházet pouze v jednom směru, tzn. pouze v jedné polovině periody. Takový proud se nazývá tepavý. K dvojcestnému usměrnění střídavého proudu se používají čtyři diody zapojené podle tzv. Graetzova schématu: Střídavý proud prochází v jedné polovině periody první dvojicí diod (1 a 2), v druhé polovině periody druhou dvojicí diod (3 a 4).

Použití diody • Usměrňovací dioda - usměrnění střídavého proudu (samostatně nebo jako součást usměrňovače) • Stabilizační (Zenerova) dioda - vyrovnávání průběhu proudu ve stabilizačních obvodech • LED dioda - signalizace průchodu proudu (s nízkým nárokem na spotřebu) nebo zdroj světla • Fotodioda - součást fotobuněk, polovodičových detektorů záření nebo slunečních článků

Tranzistor • je polovodičová součástka (tranzistorový jev 1947, 1956 Nobelova cena) • tvoří ho dvojice přechodů P – N • je základem všech dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů, pamětí atd. • tranzistor má tři elektrody, které se u bipolárních tranzistorů označují jako kolektor, báze a emitor • používá se jako zesilovač