Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Autor:Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast:Elektrotechnický základ Tematická oblast:Elektromagnetická indukce Téma:Materiály v elektrotechnice.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Autor:Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast:Elektrotechnický základ Tematická oblast:Elektromagnetická indukce Téma:Materiály v elektrotechnice."— Transkript prezentace:

1 Autor:Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast:Elektrotechnický základ Tematická oblast:Elektromagnetická indukce Téma:Materiály v elektrotechnice - polovodiče Ročník:1. – 2. Datum vytvoření:červen 2013 Název:VY_32_INOVACE_ ELE Anotace: Princip chování polovodičů a využití jejich vlastností v různých oborech elektrotechniky. Prezentace je určena pro výuku žáků oboru Telekomunikace. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu odborného tématu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Materiál je určen pro výuku, vyžaduje použití PC a dataprojektoru. Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

2 Materiály v elektrotechnice SOŠ A SOU KLADNO DUBSKÁ

3 Základní třídění materiálů ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY ODPOROVÉ MATERIÁLY ODPOROVÉ MATERIÁLY POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY MATERIÁLY PRO MAGNETICKÉ OBVODY MATERIÁLY PRO MAGNETICKÉ OBVODY KOVOVÉ SLITINY NA PÁJKY KOVOVÉ SLITINY NA PÁJKY NEVODIVÉ MATERIÁLY NEVODIVÉ MATERIÁLY

4 POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY (POLOVODIČE) Ve vodivém materiálu je přebytek volných nosičů elektrického náboje. V izolantu je nedostatek volných elektronů. Polovodiče mají poměr 50/50. Jedná se o prvky 4. skupiny periodické soustavy prvků (PSP). Vlastní vodivost polovodiče: Vlastní vodivost polovodiče: Atom je elektricky neutrální, pokud má stejný počet elektronů a protonů. Aby tekl proud I, uvolníme VALENČNÍ ELEKTRON (napětím, světlem, teplem …). VALENČNÍ ELEKTRON (napětím, světlem, teplem …). Nevlastní vodivost polovodiče: Nevlastní vodivost polovodiče: Do materiálu 4. skupiny PSP přidáme atomy z páté nebo třetí skupiny; tím se zvětší proud.

5 Germanium Ge: Vzácný polokov, vyskytuje se jako příměs v rudách zinku a stříbra, také v ložiscích uhlí. Teplota tání je 938°C. Germanid křemíku (SiGe) se užívá pro výrobu integrovaných obvodů. Vzácný polokov, vyskytuje se jako příměs v rudách zinku a stříbra, také v ložiscích uhlí. Teplota tání je 938°C. Germanid křemíku (SiGe) se užívá pro výrobu integrovaných obvodů. Permeabilita Ɛ r = 16, měrná el. vodivost při 20°C – 2 až 10 5 Ω -1 *m -1. Permeabilita Ɛ r = 16, měrná el. vodivost při 20°C – 2 až 10 5 Ω -1 *m -1. Využití – ve vysokofrekvenčních polovodičových součástkách Využití – ve vysokofrekvenčních polovodičových součástkách Křemík Si: Tvrdý polokov, hojný výskyt. Tvrdý polokov, hojný výskyt. Relativní permeabilita Ɛ r =12,5. Relativní permeabilita Ɛ r =12,5. Měrná elektrická vodivost závisí na množství příměsí, cca při 20°C dosahuje až 10 2 Ω -1 *m -1. Měrná elektrická vodivost závisí na množství příměsí, cca při 20°C dosahuje až 10 2 Ω -1 *m -1. Používá se jako monokrystalický nebo jako sloučenina (SiC). Používá se jako monokrystalický nebo jako sloučenina (SiC). POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY (POLOVODIČE)

6 Selen Se: Dnes se již příliš nevyužívá. Vytlačili jej Ge a Si. Samostatně se využívá omezeně k výrobě usměrňovačů, fotoelektrických článků a světelných filtrů. Dnes se již příliš nevyužívá. Vytlačili jej Ge a Si. Samostatně se využívá omezeně k výrobě usměrňovačů, fotoelektrických článků a světelných filtrů. Užití dalších polovodičových sloučenin: Arsenid galia (GaAs) - tranzistory Arsenid galia (GaAs) - tranzistory Arsenid india (InAn) - lasery, magnetorezistory Arsenid india (InAn) - lasery, magnetorezistory Polovodivé fosfidy (GaP a InP) - vysokoteplotní diody Polovodivé fosfidy (GaP a InP) - vysokoteplotní diody Amonid india (InSb) - termovize Amonid india (InSb) - termovize

7 Polovodič typu N: Elektronová vodivost, přidáním atomu z páté skupiny PSP (donor) získáme záporný atom s volným elektronem. Polovodič typu P: Děrová vodivost, přidáním atomu z třetí skupiny PSP (akceptor), získáme kladný atom, kterému chybí elektron. POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY (POLOVODIČE)

8 PN přechod: Místo uprostřed polovodičového materiálu mezi jednotlivými typy polovodičů, tzv. potenciálový (elektronový) val. Dioda - jeden PN přechod Tranzistor a diak – dva PN přechody Tyristor – tři PN přechody Triak – čtyři PN přechody Integrované obvody – více PN přechodů

9 Propustný směr: Kladný pól ss zdroje je připojen na P. Kladné díry budou odpuzovány od kladné elektrody směrem k přechodu. Záporné elektrony z N vrstvy budou vytlačovány také k přechodu. Ve vrstvě P budou náboj přenášet díry a ve vrstvě N budou náboj přenášet elektrony. Přechod bude elektricky vodivý. Závěrný směr: Záporný pól ss zdroje je připojen na P. Kladné díry z vrstvy P přilnou k záporné elektrodě, záporné elektrony z vrstvy N přilnou ke kladné elektrodě. Na přechodu vznikne pásmo bez volných nosičů. Tento PN přechod bude pro tuto polaritu elektricky nevodivý.

10 Polovodiče v praxi: Dioda – jeden PN přechod, dva stavy (závěrný a propustný). Využívá se zejména k usměrňování el. proudu. Hrotová, LED, Zenerova … Dioda – jeden PN přechod, dva stavy (závěrný a propustný). Využívá se zejména k usměrňování el. proudu. Hrotová, LED, Zenerova … Tranzistor – dvojice přechodů PN, základ všech integrovaných obvodů, má schopnost zesilovat. Tranzistor – dvojice přechodů PN, základ všech integrovaných obvodů, má schopnost zesilovat. Bipolární BJT, unipolární FET, JFET, MESFET, MISFET, MOSFET… Obr. 1

11 Tyristor – čtyřvrstvá spínací součástka Tyristor – čtyřvrstvá spínací součástka (obvykle PNPN), používá se k řízení (obvykle PNPN), používá se k řízení velmi výkonných el. strojů. velmi výkonných el. strojů. Triak – spínací prvek schopný vést Triak – spínací prvek schopný vést proud oběma směry, používá se proud oběma směry, používá se k řízení otáček praček, vrtaček apod. k řízení otáček praček, vrtaček apod. Diak – spínací prvek schopný vést proud Diak – spínací prvek schopný vést proud oběma směry, je ovládán vstupním napětím, oběma směry, je ovládán vstupním napětím, nedá se řídit. nedá se řídit.

12 KONTROLNÍ OTÁZKY Objasni co je vlastní a nevlastní vodivost. Objasni co je vlastní a nevlastní vodivost. Vyjmenuj polovodičové materiály a polovodičové sloučeniny. Vyjmenuj polovodičové materiály a polovodičové sloučeniny. Objasni pojem polovodič typu N a P. Objasni pojem polovodič typu N a P. Popiš funkci PN přechodu. Popiš funkci PN přechodu. Jak nazýváme součástky s jedním, dvěma, třemi a čtyřmi přechody? Jak nazýváme součástky s jedním, dvěma, třemi a čtyřmi přechody?

13 Použité zdroje ŠAVEL, Josef. Elektrotechnologie: materiály, technologie a výroba v elektronice a elektrotechnice. 3., rozš. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2004, 299 s. ISBN TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006, 623 s. ISBN ,VOBECKÝ, Jan a Vít ZÁHLAVA. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady. 3., rozš. vyd. Praha: Grada Publishing, 2005, 220 s. ISBN Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Pavel Horlivý. Obrázky: Obr. 1 STOLAROVA, Karolina. Wikipedia.cz [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:


Stáhnout ppt "Autor:Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast:Elektrotechnický základ Tematická oblast:Elektromagnetická indukce Téma:Materiály v elektrotechnice."

Podobné prezentace


Reklamy Google