Základní škola a Mateřská škola Bílá Třemešná, okres Trutnov Škola pro 21. století Autor: Mgr. Petr Tomek Datum/období: podzim 2013 Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.3315 Téma sady: Elektrický proud Název: VY_32_INOVACE_Příměsové polovodiče

Příměsové polovodiče

Pohled na periodickou tabulku 3 valenční elektrony 4 valenční elektrony 5 valenč. elektronů Obr. 1 http://www.e-chembook.eu/cz/doplnky/periodicke-tabulky

Vlastní polovodiče Když se elektron uvolní z vazby, vznikne díra Obr. 2 Obr. 3 Volný elektron Díra Když se elektron uvolní z vazby, vznikne díra Elektrony se mohou volně pohybovat polovodičem Do díry může přeskočit elektron odjinud – díra vznikne na jiném místě (tedy může se pohybovat podobně jako volné elektrony) Počet volných elektronů a děr je stejný

Příměsové polovodiče typu N Obr. 4 Volný elektron http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/primes_polovodic.html Některé atomy IV. skupiny nahradíme atomy z V. skupiny, které mají víc valenčních elektronů (donory) Počet volných elektronů a děr je jiný – elektronů je mnohem víc V polovodiči převažují nosiče se záporným – negativním nábojem – typ N

Příměsové polovodiče typu P Obr. 5 Díra http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/primes_polovodic.html Některé atomy IV. skupiny nahradíme atomy z III. skupiny, které mají méně valenčních elektronů (akceptory) Počet volných elektronů a děr je jiný – děr je mnohem víc V polovodiči převažují nosiče s kladným – pozitivním nábojem – typ P

Přechod PN Hradlová vrstva Obr. 6 http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/dioda.html Spojíme-li polovodič typu P a typu N vzniká tzv. PN přechod V blízkosti přechodu volné elektrony z části N zaplní díry v části P (rekombinace) a vzniká oblast bez volných nosičů náboje – hradlová vrstva V hradlové vrstvě nejsou žádné volné nosiče náboje – chová se jako izolant

Zapojení přechodu PN v závěrném směru Hradlová vrstva se rozšíří Obr. 7 http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/dioda.html Pohyb elektronů od přechodu Pohyb děr od přechodu Přechod PN zapojíme do obvodu tak, že část typu P připojíme k zápornému pólu zdroje a část typu N připojíme ke kladnému pólu zdroje Volné elektrony (–) z části N budou přitahovány ke kladnému pólu (+) Díry (+) z části P budou přitahovány k zápornému pólu zdroje (–) Hradlová vrstva se rozšíří – chová se jako izolant = obvodem neprochází proud

Zapojení přechodu PN v propustném směru Hradlová vrstva se zúží a zanikne Obr. 8 http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/dioda.html Pohyb elektronů k přechodu Pohyb děr k přechodu Přechod PN zapojíme do obvodu tak, že část typu P připojíme ke kladnému pólu zdroje a část typu N připojíme k zápornému pólu zdroje Volné elektrony (–) z části N budou odpuzovány od záporného pólu zdroje (–) Díry (+) z části P budou odpuzovány od kladného pólu zdroje (+) Hradlová vrstva se zužuje až zaniká – mizí izolační vrstva = obvodem prochází proud

Polovodičová dioda Obr. 9 Obr. 10 Elektrotechnická součástka obsahující jeden PN přechod = polovodičová dioda Proud prochází pouze při zapojení v propustném směru, při přepólování zdroje (zapojení v závěrném směru) proud neprochází = diodový jev Polovodičové součástky se dvěma PN přechody se nazývají tranzistory (PNP, NPN)

Co jsme se dozvěděli? Co jsou vlastní polovodiče Jak se liší odpor polovodičů a vodičů Jak v polovodiči vznikají a jak se polovodičem pohybují volné elektrony a díry Co je termistor Co je fotorezistor

Závěrečné opakování Následující test se skládá z 5 uzavřených otázek Každá otázka nabízí 3 možné odpovědi Právě jedna odpověď je správná Jestli jste odpověděli správně, se dozvíte po kliknutí na odpověď Hodně štěstí …

Aby vznikl polovodič typu N musíme do křemíku (IV Aby vznikl polovodič typu N musíme do křemíku (IV. skupina) přidat atomy příměsi z: III. skupiny IV. skupiny V. skupiny

Aby vznikl polovodič typu P musíme do křemíku (IV Aby vznikl polovodič typu P musíme do křemíku (IV. skupina) přidat atomy příměsi z: IV. skupiny III. skupiny V. skupiny

Při zapojení v závěrném směru se hradlová vrstva zužuje a zaniká nemění rozšiřuje

Aby byl přechod PN zapojen v propustném směru musíme k části typu N připojit záporný pól zdroje kladný pól zdroje libovolný pól zdroje

Polovodičová součástka obsahující jeden PN přechod se nazývá: termistor dioda tranzistor

Použité zdroje Použitá literatura: RAUNER, Karel; HAVEL, Václav; RANDA, Miroslav. Fyzika 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. Plzeň: Fraus, 2007, ISBN 978-80-7238-617-8. RAUNER, Karel; HAVEL, Václav; RANDA, Miroslav. Fyzika 9 pracovní sešit pro základní školy a víceletá gymnázia. Plzeň: Fraus, 2007, ISBN 978-80-7238-619-2. Jiné zdroje: Obr. 1 – AUTOR NEUVEDEN. e-chembook.eu [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://www.e-chembook.eu/cz/doplnky/periodicke-tabulky Obr. 2,3 – AUTOR NEUVEDEN. cez.cz [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k31.htm Obr. 4,5 – AUTOR NEUVEDEN. lucy.troja.mff.cuni.cz [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/primes_polovodic.html Obr. 6,7,8 – AUTOR NEUVEDEN. cez.cz [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/fyz9.htm Obr. 9 – AUTOR NEUVEDEN. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Polovodi%C4%8Dov%C3%A1_dioda Obr. 10 – AUTOR NEUVEDEN. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 2.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/LED zdroj obrázků: www.office.microsoft.com