POLOVODIČE Polovodiče jsou pevné látky, které jsou určitých okolností vodiči a za jiných okolností izolanty. Z hlediska využití v praxi jsou nejdůležitějšími.

Prezentace na téma: "POLOVODIČE Polovodiče jsou pevné látky, které jsou určitých okolností vodiči a za jiných okolností izolanty. Z hlediska využití v praxi jsou nejdůležitějšími."— Transkript prezentace:

1 POLOVODIČE Polovodiče jsou pevné látky, které jsou určitých okolností vodiči a za jiných okolností izolanty. Z hlediska využití v praxi jsou nejdůležitějšími polovodiči křemík Si, germanium Ge, bismut Bi a některé sloučeniny sulfid měďný Cu 2 S, arsenid galitý GaAs. Elektrický odpor polovodičů klesá s rostoucí teplotou a s rostoucím počtem nečistot – příměsí. Vodivost polovodičů závisí na teplotě, osvětlení a čistotě látky.

2 Křemík - Si Křemík je druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi. Je základním stavebním prvkem zemské kůry ( 25,7 %). V přírodě se vyskytuje ve sloučeninách, z nichž nejrozšířenější je křemen (SiO 2 – oxid křemičitý). Čistý křemík se získává náročnými a nákladnými fyzikálně chemickými postupy. Polovodičové vlastnosti křemíku objevil v 1. polovině 19. století švédský vědec J.J. Berzelius.

3 Model vedení elektrického proudu v křemíku Si + Atom křemíku má ve vnější vrstvě 4 elektrony. V krystalové mřížce je každý atom křemíku vázán s dalšími čtyřmi atomy křemíku pomocí těchto elektronů. Znamená to tedy, že neexistují volné částice ( elektrony ). Toto platí jen za velmi nízkých teplot. Při pokojových teplotách se vazebné elektrony uvolňují, po nich vznikne volné místo, tzv. volná díra, která se chová jako kladná částice. S rostoucí teplotou přibývá těchto volných částic. Volné elektrony a volné díry konají pohyb neuspořádaný. Působením elektrického pole se jejich pohyb změní na pohyb usměrněný.

4 Polovodič typu N Křemík s příměsí arsenu V každém reálném krystalu křemíku je určitý počet poruch (na některých místech krystalové mřížky chybí atom křemíku). Do těchto míst je možné umístit příměs – např. atom arsenu. Atom arsenu má ve vnější vrstvě 5 elektronů. 4 elektrony se budou podílet na vazbě se sousedními atomy křemíku a pátý se stane nadbytečným. Při normální pokojové teplotě bude mít krystal více volných elektronů než děr, tyto částice konají pohyb neuspořádaný. Vlivem elektrického pole se stane jejich pohyb usměrněný.

5 Polovodič typu P Křemík s příměsí india Atom india má ve vnější vrstvě 3 elektrony. 3 elektrony se budou podílet na vazbě se sousedními atomy křemíku a jedna pozice zůstane neobsazena – volná díra. Při normální pokojové teplotě bude mít krystal více volných děr než elektronů, tyto částice konají pohyb neuspořádaný. Vlivem elektrického pole se stane jejich pohyb usměrněný.

6 Vedení elektrického proudu v polovodičích Elektrický proud v polovodičích je tvořen usměrněným pohybem volných elektronů a děr jako volných částic s kladným elektrickým nábojem. Převládají-li v polovodiči volné elektrony, nazývá se polovodič typu N. Převládají-li v polovodiči volné díry, nazývá se polovodič typu P. Za velmi nízkých teplot polovodiče elektrický proud téměř nevedou.

7 Využití polovodičů Polovodiče se staly základem moderního oboru elektrotechniky, který se nazývá polovodičová elektrotechnika. Příklady polovodičových součástek: Termistor – elektrický proud,který prochází termistorem je závislý na okolní teplotě. Fotorezistor – elektrický proud,který prochází fotorezistorem je závislý na světle.

8 Polovodičová dioda V řadě polovodičových součástek se využívá té části krystalu, v němž byl vytvořen ostrý přechod od polovodiče typu P k polovodiči typu N – tato část se nazývá přechod PN. Na vlastnostech tohoto přechodu je založena polovodičová dioda. + +- - Dioda je zapojena v závěrném směru, nepropouští elektrický proud. Dioda je zapojena v propustném směru, elektrický proud prochází. Při tomto zapojení se mezi vrstvou N a P vytvoří izolační vrstva – volné elektrony a volné díry se pohybují na opačné strany a elektrický proud neprochází.

9 Integrované obvody – jsou základními kameny informační revoluce – zajišťují zpracování informací. Tyristor - součástka se třemi přechody PN – slouží jako bezdrátová regulace proudu v obvodu. Tranzistor – součástka, která je založena na vlastnostech přechodu PNP nebo NPN KONEC LM