POLOVODIE SVT ELEKTRONIKY CO JSOU TO VLASTN POLOVODIE

POLOVODIČE SVĚT ELEKTRONIKY

CO JSOU TO VLASTNĚ POLOVODIČE? • ZNÁME JIŽ POJEM VODIČ A NEVODIČ • POLOVODIČ JE TEDY MATERIÁL, KTERÝ JE JAK VODIČEM TAK NEVODIČEM • POLOVODIČE SE NĚKDY CHOVAJÍ JAKO VODIČE A NĚKDY NAOPAK JAKO NEVODIČE

NA ČEM TO VŠE ZÁVISÍ • U VĚTŠINY POLOVODIČŮ JE JEJICH STAV ZÁVISLÝ NA JEJICH TEPLOTĚ • U NORMÁLNÍCH VODIČŮ JE TOMU TAK, ŽE S ROSTOUCÍ TEPLOTOU ROSTE JEJICH ODPOR, ČILI KLESÁ JEJICH VODIVOST • U POLOVODIČŮ ALE NAOPAK S ROSTOUCÍ TEPLOTOU ODPOR KLESÁ

JAK TOHO VYUŽÍT • MÁME PŘÍMO SOUČÁSTKY, KTERÉ TOHO VYUŽÍVAJÍ • ŘÍKÁME JIM TERMISTORY • LZE JE VYUŽÍT K MĚŘENÍ TEPLOTY, KTERÁ SE VYPOČÍTÁ Z JEJICH ODPORU • LZE JE TAKÉ VYUŽÍT JAKO POŽÁRNÍHO DETEKTORU

NA ČEM TO JEŠTĚ ZÁVISÍ? • KROMĚ TEPLOTY MŮŽE ZÁVISET VODIVOST POLOVODIČŮ I NA SVĚTELNÉM OSVĚTLENÍ • ČÍM JE JEJICH OSVĚTLENÍ VĚTŠÍ, TÍM LÉPE VEDOU PROUD • PROTO JE LZE VYUŽÍT NAPŘÍKLAD JAKO AUTOMATICKÉ SPÍNAČE NA NOČNÍ OSVĚTLENÍ, APOD. • TYTO SOUČÁSTKY SE NAZÝVAJÍ FOTOREZISTORY

SOUČÁSTKY • TERMISTOR t • ZNAČKA • FOTOREZISTOR • ZNAČKA

TYPY VODIVOSTI • VODIVOST U POLOVODIČŮ ROZDĚLUJME NA DVA TYPY • 1) VLASTNÍ VODIVOST • 2) PŘÍMĚSOVÁ VODIVOST

CO ZAJIŠŤUJE VODIVOST POLOVODIČŮ? • STEJNĚ JAKO U JINÝCH LÁTEK JSOU TO VOLNÉ NOSIČE NÁBOJE • ZDE JSOU TO OPĚT VOLNÉ ELEKTRONY, ALE KROMĚ NICH, ČILI ZÁPORNÝCH NOSIČŮ, JSOU ZDE I KLADNÉ • TY SE NAZÝVAJÍ KLADNÉ DÍRY

VLASTNÍ POLOVODIČE • VLASTNÍ POLOVODIČE JSOU TVOŘENY POUZE JEDNOU LÁTKOU • JE TO NAPŘÍKLAD ČISTÝ KŘEMÍK • ČISTÝ KŘEMÍK JE NA VENEK NEUTRÁLNÍ • PROTO JE V NĚM VŽDY STEJNÝ POČET VOLNÝCH ELEKTRONŮ JAKO DĚR • JEJICH POČET OVLIVŇUJE HLAVNĚ TEPLOTA

DEMONSTRAČNÍ OBRÁZEK KLADNÁ DÍRA KŘEMÍK ELEKTRON

JAK TO TEDY FUNGUJE? • S ROSTOUCÍ TEPLOTOU SE ZRYCHLUJE POHYB ČÁSTIC • KDYŽ JE JIŽ DOSTATEČNĚ VELIKÝ, MŮŽE DOJÍT K ROZTRŽENÍ VAZBY • POTÉ SE VŽDY UVOLNÍ 2 ELEKTRONY A VZNIKNOU I DVĚ DÍRY • TYTO ELEKTRONY SE VOLNĚ POHYBUJÍ A MOHOU VÉST ELEKTRICKÝ PROUD

PŘÍMĚSOVÉ POLOVODIČE • ROVNĚŽ ZDE SE PROJEVUJE VLASTNÍ VODIVOST • ABY BYL ALE JEV SILNĚJŠÍ, DODÁVÁ SE DO KRYSTALŮ PŘÍMĚS • TA JE TVOŘENA ATOMY JINÉHO PRVKU, NEŽLI JE MATERIÁL VLASTNÍHO POLOVODIČE • TATO PŘÍMĚS MÁ VŽDY JINÝ POČET VALENČNÍCH ELEKTRONŮ NEŽ HLAVNÍ PRVEK

TYPY PŘÍMĚSOVÝCH POLOVODIČŮ • 1) POLOVODIČE TYPU P – P ZNAMENÁ POZITIVNÍ – PŘÍMĚS JE ZDE TROJVAZNÁ – TJ. MÁ TŘI VALENČNÍ ELEKTRONY • 2) POLOVODIČE TYPU N – N ZNAMENÁ NEGATIVNÍ – PŘÍMĚS JE PĚTIVAZNÁ – TJ. MÁ PĚT VALENČNÍCH ELEKTRONŮ

POLOVODIČE TYPU P • POLOVODIČ TYPU P JE POZITIVNÍ • PROTO PŘEVLÁDAJÍ KLADNÉ NOSIČE NÁBOJE • KDE SE BEROU? • DÍKY TROJVAZNÉ PŘÍMĚSI VZNIKÁ NA MÍSTĚ KDE BYL DŘÍVE VAZEBNÝ ELEKTRON OD PŮVODNÍHO PRVKU KLADNÁ DÍRA • PŘÍMĚS: B, In, Ga

POLOVODIČE TYPU N • POLOVODIČE TYPU N JSOU NEGATIVNÍ • PROTO PŘEVLÁDAJÍ VOLNÉ ELEKTRONY • PŘÍMĚS JE TEDY PĚTIVAZNÁ, A PROTO Z JEDNOHO ATOMU PŘÍMĚSI VŽDY VZNIKÁ JEDEN VOLNÝ ELEKTRON • PŘÍMĚS: P, …

JEVY NA PŘECHODU P-N • SAMOTNÝ POLOVODIČ JEDNOHO NEBO DRUHÉHO TYPU NEMÁ TAKOVÝ VÝZNAM • VŠE DŮLEŽITÉ SE DĚJE, AŽ KDYŽ DÁME K SOBĚ KUS POLOVODIČE TYPU P A POLOVODIČE TYPU N • MÍSTU, KDE SE DOTÝKAJÍ ŘÍKÁME P-N PŘECHOD

K ČEMU DOCHÁZÍ NA PŘECHODU P-N? • V P POLOVODIČI PŘEVLÁDAJÍ KLADNÉ DÍRY A V N VOLNÉ ELEKTRONY • KDYŽ JE DÁME K SOBĚ, ZAČNOU SE VOLNÉ ELEKTRONY Z N PŘESUNOVAT DO P A TÍM VZNIKÁ TAKZVANÁ HRADLOVÁ VRSTVA • TA POTÉ BRÁNÍ DALŠÍMU PRONIKÁNÍ VOLNÝCH ELEKTRONŮ Z N DO P

HRADLOVÁ VRSTVA • PŘI PŘECHODU VOLNÝCH ELEKTRONŮ SE V OBLASTI P-N PŘECHODU VYTVOŘÍ NA JEDNÉ STRANĚ ZÁPORNĚ NABITÁ VRSTVA A NA DRUHÉ KLADNÁ • TA POTÉ BRÁNÍ DALŠÍMU PRONIKÁNÍ VOLNÝCH ELEKTRONŮ

POLOVODIČOVÁ DIODA • SPOJENÍM JEDNOHO KUSU POLOVODIČE TYPU P A JEDNOHO KUSU POLOVODIČE TYPU N DOSTANEME DIODU • DIODA JE TEDY POLOVODIČOVÁ SOUČÁSTKA S JEDNÍM P-N PŘECHODEM • DIODA MÁ ŠIROKÉ VYUŽITÍ

ZAPOJOVÁNÍ DIODY DO OBVODU • MÁME DVA DRUHY ZAPOJENÍ – 1) ZAPOJENÍ V PROPUSTNÉM SMĚRU – 2) ZAPOJENÍ V ZÁVĚRNÉM SMĚRU ZNAČKA DIODY: katoda-N anoda-P

PROPUSTNÝ SMĚR • ZAPOJÍME-LI NA ANODU(P) KLADNOU SVORKU ZDROJE, ZANIKÁ ELEKTRICKOU SILOU VNĚJŠÍHO ZDROJE HRADLOVÁ VRSTVA A PROUD DIODOU NORMÁLNĚ PROTÉKÁ

ZÁVĚRNÝ SMĚR • ZAPOJÍME-LI NA ANODU(P) ZÁPORNOU SVORKU ZDROJE, ZVĚTŠUJE SE ELEKTRICKOU SILOU VNĚJŠÍHO ZDROJE HRADLOVÁ VRSTVA A PROUD DIODOU JIŽ VŮBEC NEPROTÉKÁ

VYUŽITÍ DIOD • JAK UŽ JSME ŘÍKALI, VYUŽITÍ JE ŠIROKÉ • NEJČASTĚJI JE VYUŽÍVÁME PRO USMĚRNĚNÍ PROUDU • DRUHÉ DŮLEŽITÉ VYUŽITÍ MAJÍ TY, KTERÉ OZNAČUJEME LED DIODY – TO JSOU TZV. SVÍTIVÉ DIODY – POUŽITÍ V ELEKTRONICE JAKO KONTROLKY

USMĚRŇOVÁNÍ PROUDU • JAK JIŽ VÍME, STŘÍDAVÝ PROUD MĚNÍ SVŮJ SMĚR • NĚKTERÉ PŘÍSTROJE ALE POTŘEBUJÍ PROUD STEJNOSMĚRNÝ • PROTOŽE DIODY PROPOUŠTĚJÍ JEN JEDEN SMĚR PROUDU, JEJICH ZAŘAZENÍM DO OBVODŮ TEČE PROUD JEN JEDNÍM SMĚREM

FOTODIODA • JE TO POLOVODIČOVÁ SOUČÁSTKA, KTERÁ DOKÁŽE ZE SLUNEČNÍ ENERGIE VYTVÁŘET ENERGII ELEKTRICKOU • DNES JE TEDY SNAHA TENTO ZPŮSOB VÝROBY „ELEKTŘINY“ VYUŽÍVAT CO MOŽNÁ NEJVÍCE

SOUČÁSTKY S VÍCE P-N PŘECHODY • TAKOVÝCH SOUČÁSTEK JE OPĚT VELKÉ MNOŽSTVÍ • NEJČASTĚJI JSOU TO ALE TZV. TRANZISTORY • TY UMĚJÍ VELMI VÝRAZNĚ MĚNIT HODNOTY PROUDU A NAPĚTÍ • MAJÍ VELMI MALÉ ROZMĚRY • MAJÍ 3 ČÁSTI: KOLEKTOR, EMITOR A BÁZI