Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Název šablony: Inovace ve fyzice 52/F11/16.11.2012,Slabá Janoutová Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Název výukového materiálu: Vlastní vodivost Autor: Bc. Jana Slabá Janoutová Předmět: Fyzika Třída: IX. Tématický okruh: Elektrický proud v polovodičích Téma: Vlastní vodivost Druh výukového materiálu: prezentace Použití ICT:interaktivní tabule,interaktivita Didaktické, metodické poznámky (popis použití výukového materiálu ve výuce): výklad je věnován polovodičům, vlastní vodivosti a přehlednými snímky pro představu. Žák se seznámí s principem a použitím polovodičových součástek – termistor a fotorezistor. Na závěr prezentace zařazena interaktivita ve formě spojení správných pojmů. Výklad navazuje na učebnici Fyzika pro 9. ročník, FRAUS 2007, str.42-44. Použité zdroje: http://www.tabulka.cz/ http://cs.wikipedia.org/wiki/K%C5%99em%C3%ADk http://www.studopory.vsb.cz/studijnimaterialy/Fyzikaprobakalare/PDF/3_05_Vedeni_v_polovodicich.pdf [1] použit obrázek www.eucitel.cz/software/FYZIKA/el_proud/polovodice.pps - použito 5 snímků představující pohyb děr [2], [3], [4], [5], [6], http://obrazky.cz/detail?q=fotorezistor&offset=1&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=1&ref=http%3A//www.seznam.cz/&resID=CPtEDWDhdD8rwVNrae9KHoZS_TduY9zlVMrKCwlxKeg&imgURL=http%3A//lucy.troja.mff.cuni.cz/%7Etichy/elektross/obrazky/fotorezistor3.jpg&pageURL=http%3A//lucy.troja.mff.cuni.cz/%7Etichy/elektross/soucastky/zadny_prechod/fotorezistor.html&imgX=383&imgY=337&imgSize=11&thURL=http%3A//media1.picsearch.com/is%3FCPtEDWDhdD8rwVNrae9KHoZS_TduY9zlVMrKCwlxKeg&thX=128&thY=112&qNoSite=fotorezistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJEwkbrnOMnVbtd http://obrazky.cz/detail?q=termistor&offset=19&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=27&ref=http%3A//obrazky.cz/%3Fstep%3D20%26filter%3D1%26s%3D%26size%3Dany%26sId%3DpmVWgWJEwkbrnOMnVbtd%26orientation%3D%26q%3Dtermistor&resID=nabKr7pNwh6ne38XvvcJisaM7jkWn1y0l5kEU4oSNA4&imgURL=http%3A//www.ezk.cz/images/ter640_ntc_small.jpg&pageURL=http%3A//www.ezk.cz/termistory.htm&imgX=61&imgY=150&imgSize=3&thURL=http%3A//media3.picsearch.com/is%3FnabKr7pNwh6ne38XvvcJisaM7jkWn1y0l5kEU4oSNA4&thX=52&thY=128&qNoSite=termistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJEw80BnOvXdnLL http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/Photo-Polyswitch.jpg/220px-Photo-Polyswitch.jpg http://obrazky.cz/detail?q=termistor&offset=127&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=132&ref=http%3A//obrazky.cz/%3Fstep%3D20%26filter%3D1%26s%3D%26size%3Dany%26sId%3DpmVWgWJEwaZpnhj_S86H%26orientation%3D%26q%3Dtermistor%26from%3D109&resID=kdwxgQI-8YDQTVpzvRi5Ji4vd_R_5_Iqkdok5MAtnSk&imgURL=http%3A//www.cyfronika.home.pl/art69/trp_rh.jpg&pageURL=http%3A//www.cyfronika.home.pl/Iark3p1.htm&imgX=150&imgY=400&imgSize=33&thURL=http%3A//media3.picsearch.com/is%3FkdwxgQI-8YDQTVpzvRi5Ji4vd_R_5_Iqkdok5MAtnSk&thX=48&thY=128&qNoSite=termistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJECkLvnhvBgjMB http://obrazky.cz/detail?q=k%C5%99em%C3%ADk&offset=1&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=4&ref=http%3A//www.seznam.cz/&resID=8395K6ODQVECa4F93GeVZamHdzgWdPKhykZe91zHxu4&imgURL=http%3A//chemickeprvky.euweb.cz/obrazky/kremik2.jpg&pageURL=http%3A//chemickeprvky.euweb.cz/kremik.htm&imgX=250&imgY=197&imgSize=19&thURL=http%3A//media1.picsearch.com/is%3F8395K6ODQVECa4F93GeVZamHdzgWdPKhykZe91zHxu4&thX=128&thY=100&qNoSite=k%C5%99em%C3%ADk&siteWWW=&sId=pmVWgWJEwCJKnhvraP85 http://www.detoxdome.com/Resources/fir/germanium.gif

Vlastní vodivost

Periodická tabulka prvků křemík germanium

Křemík a germanium roku 1871 objevil Mendělejev nový prvek a nazval ho ekasilicuim (prvek po křemíku) eka silicium = nejbližší křemíku roku 1886 objevil tento prvek německý fyzik Winkler a nazval ho podle své vlasti germanium Co mají tyto chemické prvky společného? * neobvyklé elektrické vlastnosti * patří mezi polovodiče

Polovodič * někdy se chová jako vodič a někdy jako nevodič * pevná látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách vnější podmínky -dodání některého z druhů energie: - tepelné - světelné * vnitřní podmínky - příměs jiného prvku v polovodiči.

Polovodičové součástky

Křemík prvek hojně se vyskytující v zemské kůře slouží jako základní materiál pro výrobu polovodičových součástek základní surovina pro výrobu skla a významná součást keramických a stavebních materiálů značka Si ve valenční vrstvě má 4 elektrony

volný elektron díra b) Znázornění páru volný elektron-díra. [1] b) Znázornění páru volný elektron-díra. Zvýšením teploty se uvolní volný elektron a po něm vznikne díra a látka se chová jako polovodič a)čistý křemík při velmi nízké teplotě. V látce nejsou volné elektrony a proto se chová jako nevodič

Volné elektrony a díry Volné elektrony Díry v čistém křemíku při velmi nízké teplotě jsou valenční elektrony vázány v látce nejsou volné elektrony, proto se látka chová jako nevodič nebo li izolant zvýšením teploty se uvolní elektron a stává se volným mají elektrický záporný náboj jsou nositelem elektrického náboje místa, kde se nacházely elektrony před uvolněním přiřazuje se jim kladný elektrický náboj

ČISTÝ POLOVODIČ ZA NÍZKÉ TEPLOTY [2]

ČISTÝ POLOVODIČ ZA ZVÝŠENÉ TEPLOTY [3]

ČISTÝ POLOVODIČ ZA ZVÝŠENÉ TEPLOTY [4]

ČISTÝ POLOVODIČ ZA ZVÝŠENÉ TEPLOTY [5]

ČISTÝ POLOVODIČ ZA ZVÝŠENÉ TEPLOTY [6]

Polovodiče látky, u kterých zvýšením teploty dochází k vytváření volných elektronů a děr vlivem tepelného kmitání (zvýšení teploty) v čistém polovodiči je stejný počet volných elektronů a děr čistém polovodiči je elektrický proud veden zápornými volnými elektrony a kladnými dírami

Odpor čistého polovodiče t/°C odpor čistého polovodiče s rostoucí teplotou klesá

Termistor polovodičová součástka závislá na teplotě schematická značka (při vyšší teplotě vzniká více párů - volný elektron – díra) schematická značka využívá se k měření teploty, která se vypočítává z odporu využití: požární detektor digitální teploměry

Fotorezistor polovodičová součástka závislá na světelné záření ( volné elektrony a díry vznikají účinkem světelného záření ) čím více je fotorezistor osvětlen, tím menší má odpor. schematická značka: využití: ovládání dveří automatické spínače na noční osvětlení

Polovodiče - shrnutí někdy se chovají jako vodiče a někdy jako nevodiče jejich stav je závislý na jejich teplotě, světelném záření u vodičů s rostoucí teplotou roste jejich odpor a tím klesá jejich vodivost R t u polovodičů s rostoucí teplotou odpor klesá R

Spoj správné pojmy Termistor Fotorezistor polovodičová součástka závislá na světelné záření polovodičová součástka závislá na teplotě využití: ovládání dveří automatické spínače na noční osvětlení využití: požární detektor digitální teploměry

Použité materiály http://www.tabulka.cz/ http://cs.wikipedia.org/wiki/K%C5%99em%C3%ADk http://www.studopory.vsb.cz/studijnimaterialy/Fyzikaprobakalare/PDF/3_05_Vedeni_v_polovodicich.pdf [1] použit obrázek www.eucitel.cz/software/FYZIKA/el_proud/polovodice.pps - použito 5 snímků představující pohyb děr [2], [3], [4], [5], [6], http://obrazky.cz/detail?q=fotorezistor&offset=1&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=1&ref=http%3A//www.seznam.cz/&resID=CPtEDWDhdD8rwVNrae9KHoZS_TduY9zlVMrKCwlxKeg&imgURL=http%3A//lucy.troja.mff.cuni.cz/%7Etichy/elektross/obrazky/fotorezistor3.jpg&pageURL=http%3A//lucy.troja.mff.cuni.cz/%7Etichy/elektross/soucastky/zadny_prechod/fotorezistor.html&imgX=383&imgY=337&imgSize=11&thURL=http%3A//media1.picsearch.com/is%3FCPtEDWDhdD8rwVNrae9KHoZS_TduY9zlVMrKCwlxKeg&thX=128&thY=112&qNoSite=fotorezistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJEwkbrnOMnVbtd http://obrazky.cz/detail?q=termistor&offset=19&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=27&ref=http%3A//obrazky.cz/%3Fstep%3D20%26filter%3D1%26s%3D%26size%3Dany%26sId%3DpmVWgWJEwkbrnOMnVbtd%26orientation%3D%26q%3Dtermistor&resID=nabKr7pNwh6ne38XvvcJisaM7jkWn1y0l5kEU4oSNA4&imgURL=http%3A//www.ezk.cz/images/ter640_ntc_small.jpg&pageURL=http%3A//www.ezk.cz/termistory.htm&imgX=61&imgY=150&imgSize=3&thURL=http%3A//media3.picsearch.com/is%3FnabKr7pNwh6ne38XvvcJisaM7jkWn1y0l5kEU4oSNA4&thX=52&thY=128&qNoSite=termistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJEw80BnOvXdnLL

Použité materiály http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/Photo-Polyswitch.jpg/220px-Photo-Polyswitch.jpg http://obrazky.cz/detail?q=termistor&offset=127&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=132&ref=http%3A//obrazky.cz/%3Fstep%3D20%26filter%3D1%26s%3D%26size%3Dany%26sId%3DpmVWgWJEwaZpnhj_S86H%26orientation%3D%26q%3Dtermistor%26from%3D109&resID=kdwxgQI-8YDQTVpzvRi5Ji4vd_R_5_Iqkdok5MAtnSk&imgURL=http%3A//www.cyfronika.home.pl/art69/trp_rh.jpg&pageURL=http%3A//www.cyfronika.home.pl/Iark3p1.htm&imgX=150&imgY=400&imgSize=33&thURL=http%3A//media3.picsearch.com/is%3FkdwxgQI-8YDQTVpzvRi5Ji4vd_R_5_Iqkdok5MAtnSk&thX=48&thY=128&qNoSite=termistor&siteWWW=&sId=pmVWgWJECkLvnhvBgjMB http://obrazky.cz/detail?q=k%C5%99em%C3%ADk&offset=1&limit=20&bUrlPar=filter%3D1&resNum=4&ref=http%3A//www.seznam.cz/&resID=8395K6ODQVECa4F93GeVZamHdzgWdPKhykZe91zHxu4&imgURL=http%3A//chemickeprvky.euweb.cz/obrazky/kremik2.jpg&pageURL=http%3A//chemickeprvky.euweb.cz/kremik.htm&imgX=250&imgY=197&imgSize=19&thURL=http%3A//media1.picsearch.com/is%3F8395K6ODQVECa4F93GeVZamHdzgWdPKhykZe91zHxu4&thX=128&thY=100&qNoSite=k%C5%99em%C3%ADk&siteWWW=&sId=pmVWgWJEwCJKnhvraP85 http://www.detoxdome.com/Resources/fir/germanium.gif