PRVKY ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ PŘECHOD PN Ing. Petr Hanáček www.zlinskedumy.cz

Anotace Seznámení s přechodem PN a s ději, které zde probíhají. Autor Ing. Petr Hanáček (Autor) Jazyk Čeština Očekávaný výstup 78–42-M/01 Technické lyceum Speciální vzdělávací potřeby - žádné - Klíčová slova Přechod PN, difúzní napětí, vyprázdněná oblast, potenciálový val, majoritní nosiče, minoritní nosiče 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

Přechod PN PN přechod je oblast na rozhraní příměsového polovodiče typu P a polovodiče typu N. Polovodič P Polovodič N Pevně vázané záporné ionty Díry Elektrony Pevně vázané Kladné ionty PŘECHOD PN

Vytvoření přechodu PN Sléváním (legováním) – na povrch základní destičky s jedním typem vodivosti se přiloží maska s otvorem v místě přechodu. Do otvoru se vloží potřebné množství polovodiče s opačným typem vodivosti. Celek se zahřeje a dojde k zatavení. Epitaxním narůstáním Difúzí Iontovou implantací

Vznik vyprázdněné oblasti V příměsovém polovodiči typu N je přebytek volných elektronů, v polovodiči typu P je přebytek kladných děr. Při spojení těchto polovodičů (P a N) zaniknou rekombinací elektronu s kladnou dírou na rozhraní volné nosiče nábojů v oblasti určité šířky. Tato oblast se nazývá vyprázdněná oblast a její velikost je jednotky μm. Vyprázdněná oblast

Difúzní napětí na přechodu PN Po vytvoření vyprázdněné oblasti se poruší rovnováha elektrických nábojů. V části N ubyly volné elektrony, převládá kladný náboj. V části P rekombinací ubyly díry, převládá záporný náboj. Nepohyblivé ionty zapříčiní vznik elektrického pole na přechodu PN, vzniká difúzní napětí. Průběh difúzního napětí na přechodu PN P N UD

Potenciálový val na přechodu PN Směr elektrického pole je takový, že brání zbylým volným nosičům nábojů pronikat přes rozhraní přechodu PN – je vytvořen potenciálový val. Majoritní (převládající) nosiče nábojů v jednotlivých typech polovodičů jsou odpuzovány od přechodu. Minoritní (menšinové) nosiče náboje mohou přes přechod projít. Majoritní nosiče nábojů se k přenosu přes přechod PN zapojí až působení vnějšího elektrického pole vyššího jak difúzní napětí.

Příklady difúzního napětí Difúzní napětí je různé materiály polovodičů. Přechod v germaniu 0,2 V. Přechod v křemíku 0,56 V. Přechod v arzenidu galia 1,3 V Polovodičové křemíkové diody se otevírají v propustném směru po překonání difúzního napětí 0,56 V.

Přechodu PN v propustném směru K přenosu náboje přes přechod se zapojují majoritní nosiče nábojů pokud je napětí vnějšího elektrického pole vyšší jak difúzní napětí. Polovodič P Polovodič N + -

Přechodu PN v závěrném směru K přenosu náboje přes přechod se zapojuje jen nepatrné množství minoritní nosiče nábojů. Proud přes přechod je velmi malý. Polovodič P Polovodič N - +

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.