Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Elektrický proud v polovodičích Podmínky používání prezentace Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Elektrický proud v polovodičích Podmínky používání prezentace Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je."— Transkript prezentace:

1 Elektrický proud v polovodičích Podmínky používání prezentace Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je zdarma. Použití pro výuku jako podpůrný nástroj pro učitele či materiál pro samostudium žáka, rovněž tak použití jakýchkoli výstupů (obrázků, grafů atd.) pro výuku je podmíněno zakoupením licence pro užívání software E-učitel příslušnou školou. Cena licence je 270,- Kč ročně a opravňuje příslušnou školu k používání všech aplikací pro výuku zveřejněných na stránkách Na těchto stránkách je rovněž podrobné znění licenčních podmínek a formulář pro objednání licence.www.eucitel.czlicenčních podmínekobjednání licence Pro jiný typ použití, zejména pro výdělečnou činnost, publikaci výstupů z programu atd., je třeba sjednat jiný typ licence. V tom případě kontaktujte autora pro dojednání podmínek a smluvní ceny. OK © RNDr. Jiří Kocourek 2013

2 Elektrický proud v polovodičích © RNDr. Jiří Kocourek 2013

3 Látka, jejíž měrný elektrický odpor (rezistivita) je při obvyklých teplotách mnohem menší než u izolantů, ale zase mnohem větší než u kovů. Polovodič

4 Látka, jejíž měrný elektrický odpor (rezistivita) je při obvyklých teplotách mnohem menší než u izolantů, ale zase mnohem větší než u kovů. Polovodič Kovy  ≈ –  ·m Izolanty.....  ≈  ·m Polovodiče  ≈ – 10 8  ·m

5 Látka, jejíž měrný elektrický odpor (rezistivita) je při obvyklých teplotách mnohem menší než u izolantů, ale zase mnohem větší než u kovů. Polovodič Kovy  ≈ –  ·m Izolanty.....  ≈  ·m Polovodiče  ≈ – 10 8  ·m Příklady: křemík (Si), germanium (Ge), selen (Se), telur (Te), uhlík - grafit (C), některé sloučeniny (PbS, CdS, GaAs, atd.) křemík germanium grafit

6 Při nízkých teplotách jsou atomy vázány prostřednictvím vazebných elektronů; nejsou zde téměř žádné volné nosiče náboje. Polovodič se chová téměř jako izolant. Model vodivosti v čistém polovodiči (vlastní vodivost)

7 Při vyšších teplotách (např. již při pokojové teplotě) se některé elektrony uvolňují z vazeb a pohybují se volně podobně jako v kovu. V místě, odkud se elektron uvolnil vznikne oblast s nedostatkem záporného (a tedy s přebytkem kladného) náboje – díra. Model vodivosti v čistém polovodiči (vlastní vodivost)

8 Díry se mohou rovněž chovat jako volné nosiče náboje. Elektrony ze sousedních atomů mohou zaplňovat díry. Výsledek je stejný, jako by se kladné díry pohybovaly opačným směrem.

9 Model vodivosti v čistém polovodiči (vlastní vodivost) E

10 Díry se mohou rovněž chovat jako volné nosiče náboje. Elektrony ze sousedních atomů mohou zaplňovat díry. Výsledek je stejný, jako by se kladné díry pohybovaly opačným směrem. Model vodivosti v čistém polovodiči (vlastní vodivost) E

11 Díry se mohou rovněž chovat jako volné nosiče náboje. Elektrony ze sousedních atomů mohou zaplňovat díry. Výsledek je stejný, jako by se kladné díry pohybovaly opačným směrem. Model vodivosti v čistém polovodiči (vlastní vodivost) E

12 Termistor Užití čistých polovodičů Při vyšší teplotě vzniká více párů elektron – díra, zvyšuje se počet volných nosičů náboje, snižuje se odpor termistoru. Při snížení teploty převažuje opačný proces (rekombinace – „vyplňování“ děr volnými elektrony), odpor se zvyšuje. termistor R T kov polovodič Využití: digitální teploměry, regulace teploty schematická značka

13 Fotorezistor Užití čistých polovodičů Elektrony a díry vznikají účinkem světelného záření. Čím více je fotorezistor osvětlen, tím menší má odpor. fotorezistor schematická značka Využití: ovládání dveří, zabezpečovací zařízení, expozimetry ve fotoaparátech atd.

14 Model vodivosti v polovodiči s příměsí Elektronová vodivost – polovodič typu N: Do krystalové mřížky polovodiče je přidána příměs prvku s větším počtem valenčních elektronů (např. do křemíku se čtyřmi valenčními elektrony je přidán fosfor, astat nebo antimon s pěti). Tyto příměsi se nazývají donory (dárci).

15 Model vodivosti v polovodiči s příměsí Čtyři valenční elektrony se zapojí do vazby se sousedními atomy; pátý je velmi slabě vázán a již při nízkých teplotách se uvolňuje a volně pohybuje krystalem. Elektronová vodivost – polovodič typu N: Do krystalové mřížky polovodiče je přidána příměs prvku s větším počtem valenčních elektronů (např. do křemíku se čtyřmi valenčními elektrony je přidán fosfor, astat nebo antimon s pěti). Tyto příměsi se nazývají donory (dárci).

16 Model vodivosti v polovodiči s příměsí Čtyři valenční elektrony se zapojí do vazby se sousedními atomy; pátý je velmi slabě vázán a již při nízkých teplotách se uvolňuje a volně pohybuje krystalem. V krystalu je daleko více elektronů než děr. Elektrony – většinové (majoritní) nosiče náboje Díry – menšinové (minoritní) nosiče náboje

17 Děrová vodivost – polovodič typu P: Do krystalové mřížky polovodiče je přidána příměs prvku s menším počtem valenčních elektronů (např. do křemíku se čtyřmi valenčními elektrony je přidán bór, hliník, galium nebo indium se třemi). Tyto příměsi se nazývají akceptory (příjemci). Model vodivosti v polovodiči s příměsí

18 Děrová vodivost – polovodič typu P: Do krystalové mřížky polovodiče je přidána příměs prvku s menším počtem valenčních elektronů (např. do křemíku se čtyřmi valenčními elektrony je přidán bór, hliník, galium nebo indium se třemi). Tyto příměsi se nazývají akceptory (příjemci). Model vodivosti v polovodiči s příměsí Všechny tři valenční elektrony se zapojí do vazby se sousedními atomy; jedna vazba zůstane neobsazená – vzniká díra.

19 Děrová vodivost – polovodič typu P: Do krystalové mřížky polovodiče je přidána příměs prvku s menším počtem valenčních elektronů (např. do křemíku se čtyřmi valenčními elektrony je přidán bór, hliník, galium nebo indium se třemi). Tyto příměsi se nazývají akceptory (příjemci). Model vodivosti v polovodiči s příměsí Všechny tři valenční elektrony se zapojí do vazby se sousedními atomy; jedna vazba zůstane neobsazená – vzniká díra. V krystalu je daleko více děr než elektronů. Díry – většinové (majoritní) nosiče náboje Elektrony – menšinové (minoritní) nosiče náboje

20 Spojení polovodičů typu P a N P – N přechod N P

21 Spojení polovodičů typu P a N P – N přechod

22 Spojení polovodičů typu P a N P – N přechod Při dotyku obou polovodičů začnou elektrony pronikat tepelným pohybem (difúzí) do polovodiče typu P.

23 Spojení polovodičů typu P a N P – N přechod Při dotyku obou polovodičů začnou elektrony pronikat tepelným pohybem (difúzí) do polovodiče typu P. Tyto elektrony „vyplní“ díry (rekombinují) a podél spoje se vytvoří tenká vrstva téměř bez volných nosičů náboje – hradlová vrstva.

24 Spojení polovodičů typu P a N P – N přechod E Přebytek elektronů (záporných nábojů) v okrajové části polovodiče typu P a jejich nedostatek na okraji polovodiče typu N vede ke vzniku elektrického pole, které brání pronikání dalších elektronů do hradlové vrstvy. Při dotyku obou polovodičů začnou elektrony pronikat tepelným pohybem (difúzí) do polovodiče typu P. Tyto elektrony „vyplní“ díry (rekombinují) a podél spoje se vytvoří tenká vrstva téměř bez volných nosičů náboje – hradlová vrstva.

25 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda

26 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda Zapojení v závěrném směru – elektrony jsou přitahovány kladným pólem zdroje, díry jsou „přitahovány“ záporným pólem. Nosiče náboje se tedy ještě více vzdalují od P-N přechodu – hradlová vrstva se zvětšuje.

27 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda Zapojení v závěrném směru – elektrony jsou přitahovány kladným pólem zdroje, díry jsou „přitahovány“ záporným pólem. Nosiče náboje se tedy ještě více vzdalují od P-N přechodu – hradlová vrstva se zvětšuje. Odpor diody je velmi vysoký, proud obvodem téměř neprochází.

28 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda

29 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda Zapojení v propustném směru – elektrony i díry jsou vtlačovány do prostoru P-N přechodu – hradlová vrstva se zmenšuje, při větším napětí zaniká.

30 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda Zapojení v propustném směru – elektrony i díry jsou vtlačovány do prostoru P-N přechodu – hradlová vrstva se zmenšuje, při větším napětí zaniká. Nosiče náboje jsou v celém objemu diody, odpor se výrazně snižuje, proud obvodem prochází.

31 Součástka s jedním P-N přechodem Polovodičová dioda diody Využití: usměrňování střídavého proudu, ochrana proti náhodnému přepólování zdroje schematická značka

32 Obrázky, animace a videa použité v prezentacích E-učitel jsou buď originálním dílem autora, nebo byly převzaty z volně dostupných internetových stránek.


Stáhnout ppt "Elektrický proud v polovodičích Podmínky používání prezentace Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je."

Podobné prezentace


Reklamy Google