PRVKY ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ POLOVODIČE Ing. Petr Hanáček www.zlinskedumy.cz

Anotace Seznámení s polovodiči, s jejich vlastní a nevlastní vodivostí. Polovodičové materiály a vytvoření polovodičů typu N a P. Autor Ing. Petr Hanáček (Autor) Jazyk Čeština Očekávaný výstup 78–42-M/01 Technické lyceum Speciální vzdělávací potřeby - žádné - Klíčová slova Polovodič, vlastní vodivost, nevlastní vodivost, polovodič typu P, polovodič typu N Druh učebního materiálu Prezentace Druh interaktivity Kombinované Cílová skupina Žák Stupeň a typ vzdělávání odborné vzdělávání Typická věková skupina 16 - 19 let Vazby na ostatní materiály Je součástí studijních materiálů pro výuku předmětu Technická fyzika 3. ročník

Polovodič Polovodič je pevná látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách a dá se změnou těchto podmínek snadno ovlivnit. Změna vnějších podmínek znamená dodání některého z druhů energie – nejčastěji tepelné, elektrické nebo světelné. Změna vnitřních podmínek představuje příměs jiného prvku v polovodiči.

Polovodičové materiály Prvky: křemík (Si) germanium (Ge) selen (Se) Sloučeniny: arsenid galia GaAs sulfid olovnatý PbS aj. Většina polovodičů jsou krystalické látky, existují však také polovodiče amorfní (některá skla).

Vlastní vodivost polovodiče Čisté polovodičové materiály mají atomy uspořádány do pravidelné krystalické mřížky - tvoří monokrystal. Dodáme-li tomuto krystalu energii formou záření (tepla, světla), atomy začnou tepelně kmitat, dojde k porušení některých vazeb a některé valenční elektrony získají dostatek energie k překonání zakázaného pásu a přeskočí z valenčního pásu do vodivostního pásu. Uvolněné elektrony se začnou volně neuspořádaně pohybovat prostorem mezi atomy. Na místě, kde se uvolnil elektron vznikne nedostatek záporného náboje (přebytek kladného náboje), tomuto místu říkáme defektní elektron, zkráceně díra. Díry a elektrony zajišťují vlastní vodivost polovodiče.

Nevlastní vodivost polovodiče Nevlastní vodivost polovodiče vzniká pomocí příměsí. Do čistého polovodičového materiálu vložíme prvek, který má jiný počet elektronů ve valenční vrstvě. Vliv příměsí na vodivost polovodiče je obrovský, nepatrnými koncentracemi příměsí dosáhneme mnohonásobné zvětšení vodivosti. V materiálech obsahujících příměsi působí vždy současně vlastní i nevlastní vodivost.

Nevlastní vodivost typu N Nevlastní vodivost typu N vzniká u základního čtyřmocného prvku (Si nebo Ge) přidání prvku pětimocného (například P, As, Sb). Pátý valenční elektron příměsi se vazby neúčastní a může se pohybovat prostorem krystalové mřížky. Vodivost N = elektronová vodivost.

Nevlastní vodivost typu P Nevlastní vodivost typu P vzniká u základního čtyřmocného prvku (Si nebo Ge) přidání prvku třímocného (například B, Al, Ga, In). Ve vazbě chybí jeden elektron, volné místo „díra“ se chová jako pohyblivý kladný náboj. Vodivost P = děrová vodivost.

CITACE: MAŤÁTKO, J. Elektronika. Praha: IDEA servis, 1987, 271 s. ISBN 80-859-7020-1. BLAHOVEC, Antonín. Elektrotechnika I. Vyd. 1. Praha: Informatorium, 1995, 191 s. ISBN 80-854-2772-9.