Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

Vodivost polovodičů II OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-019

P – N přechod  Přechod P-N je oblast na rozhraní příměsového polovodiče typu P a polovodiče typu N.  Přechod P-N se chová jako hradlo, tzn. propouští elektrický proud pouze jedním směrem.  Přechod P-N se vytváří difuzí materiálu typu P do materiálu typu N za teploty okolo 600 °C.  Materiál typu P potom pronikne rovnoměrně do materiálu typu N.

P – N přechod  Přechod P-N může být připojen v závěrném, nebo propustném směru, proto propouští proud jedním směrem, jako výše zmíněné hradlo.  Vlastností přechodu P-N se používá v polovodičových součástkách - diodě, tranzistoru, fotodiodě a dalších.

P – N přechod  V příměsovém polovodiči typu N je přebytek volných elektronů, v polovodiči typu P je přebytek kladných děr.  Při spojení těchto polovodičů zaniknou rekombinací elektronu s kladnou dírou na rozhraní volné nosiče nábojů v oblasti určité šířky.  Tato oblast se nazývá depletiční (vyprázdněná) oblast.  Zbylé nepohyblivé ionty zapříčiní vznik elektrického pole na přechodu PN.  Směr elektrického pole je přitom takový, že brání zbylým volným nosičům nábojů pronikat přes rozhraní.

P – N přechod  Pokud dojde ke „kontaktu“ polovodiče typu P a typu N, elektrony a díry začnou difundovat z míst, kde mají vyšší energii do míst s nižší energií (elektrony difundují z N do P, díry z P do N).  Tím se polovodič P nabíjí záporně, zatímco polovodič N kladně. Tak vzniká napětí, které se ustálí na hodnotě U d (difúzní napětí).  Jeho hodnota je tím vyšší, čím vyšší je difúze majoritních nosičů a je dáno poměrem koncentrací majoritních a minoritních nosičů na odpovídající hranici OPN(oblasti prostorového náboje). Je teplotně závislé (s teplotou roste).

P – N přechod Obr. 1 Propustně polarizovaný P – N přechod

P – N přechod  Jestliže se kladný pól zdroje připojí k polovodiči typu P a záporný pól k polovodiči typu N, dojde k zeslabení elektrického pole na přechodu P-N (pokud je přiložené napětí menší než difúzní napětí), případně k jeho úplnému zrušení (pokud je přiložené napětí větší než difúzní napětí), takže nosiče nábojů mohou přes rozhraní (hradlovou vrstvu - vyprázdněná oblast, ve které nejsou žádní nositelé náboje a jejíž tloušťka se pohybuje od asi 10-6m až do 5*10-6m) volně procházet.  Přechod P-N propouští elektrický proud.

P – N přechod Obr. 2 Závěrně polarizovaný P – N přechod

P – N přechod  Jestliže se kladný pól zdroje připojí k polovodiči typu N a záporný pól k polovodiči typu P, dojde k rozšíření vyprázdněné oblasti a zesílení elektrického pole na přechodu P-N, takže přechod nosičů nábojů přes rozhraní se ztíží.  Přechod N-P nepropouští elektrický proud. Ve skutečnosti zde malý proud protéká, ale je silně teplotně závislý.

P – N přechod  Napětí zde nemůže být libovolně veliké, protože by mohlo dojít ke zničení přechodu, kterým by v určitém okamžiku začal protékat velký proud, protože by došlo k překonání vazebných sil, které působí na valenční elektrony, protože by silové účinky elektrického pole byly větší.  U těchto typů přechodů se využívá ještě jiné vlastnosti a to kapacity hradlové vrstvy.

 Děkuji za pozornost  Ing. Ladislav Jančařík

Literatura  J. Kubrycht, R. Musil, L. Voženílek: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980  V. Suchánek: Dioda, tranzistor a tyristor názorně, SNTL Praha 1983 