ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY

Prezentace na téma: "ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY"— Transkript prezentace:

1 ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY

2 Název projektu: Nové ICT rozvíjí matematické a odborné kompetence
Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Název školy: Střední odborná škola Litovel, Komenského 677 Číslo materiálu: III/ _POLOVODIČE A POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY Autor: Ing. Janyška Lubomír Tématický okruh: Elektrotechnologie Ročník: I. Datum tvorby: Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Janyška Lubomír

3 POLOVODIČE A POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY
Polovodiče jsou látky, které mají měrný odpor mnohem větší než kovové vodiče, ale menší než izolanty. Vodivost polovodičů silně závisí na teplotě a na osvětlení. Nejvýznamnějším polovodičem je křemík. Dále pak germanium, selen, fosfor a arzen. Uplatňují se jako základní materiály pro konstrukci polovodičových součástek (křemík), nebo jako složky a příměsi polovodičových sloučenin. Čisté polovodivé materiály mají atomy uspořádané do pravidelné krysta­lické mřížky (tvoří monokrystal).

4 VLASTNÍ VODIVOST POLOVODIČE
Ve valenční sféře mají čtyři elektrony a jejich atomy jsou vázány kovalentní vazbou tvořenou čtyřmi dvojicemi elektronů. Vlastní vodivost polovodiče je dána přestupem elektronů z valenční sféry do vodivostní, pomocí určitého množství energie ve formě tepla nebo záření. Je tedy zřejmé, že vlastní vodivost polovodiče při zvyšování teploty roste. Připojíme-li k tomuto polovodiči zdroj napětí, začnou se záporné elektrony přesouvat ke kladnému pólu, kladné díry k pólu zápornému a nastane usměrněný pohyb nábojů.

5 NEVLASTNÍ VODIVOST POLOVODIČE-N
Pokud se nahradí v krystalové mřížce čtyřmocného prvku (Si) některé jeho atomy pětimocným prvkem, např. As, využijí se do čtyř dvojic elektronů pouze čtyři z pěti valenčních elektronů příměsi. Pátý elektron, který se vazby neúčastní, je poután k jádru velmi volně.

6 NEVLASTNÍ VODIVOST POLOVODIČE-N
Uvolněné elektrony pětimocných příměsí - donorů se pohybují prostorem krystalové mřížky. Vytvářejí vodivost zprostředkovanou pohybem záporných (negativních) nábojů, kterou nazýváme nevlastní vodivost typu N (elektronová vodivost).

7 NEVLASTNÍ VODIVOST POLOVODIČE-P
Nahradíme-li v krystalové mřížce čistého čtyřmocného polovodiče ně­které atomy základního materiálu atomy trojmocného prvku, např. Al, Ga, In, chybí jeden elektron k tomu, aby se mohla vytvořit na­sycená kovalentní vazba vytvořená ze čtyř dvojic elektronů.

8 NEVLASTNÍ VODIVOST POLOVODIČE-P
Volné místo se chová ve vazbě zvané „díra“ jako pohyblivý kladný náboj, který umožňuje vedení proudu látkou. Tuto "díru" může zaplnit elektron z některé jiné vazby a "díra" se v krystalu přesune na jeho místo. Příměs trojmocného prvku - akceptor vytváří v krystalu křemíku nadbytek kladných "děr", které po připojení ke zdroji způsobují jeho (děrovou vodivost) typu P. Příměsové polovodiče se používají v polovodičových součástkách, především v polovodičových diodách a tranzistorech, kde zásadní úlohu hraje přechod PN.

9 Vliv příměsí na vodivost polovodičů je obrovský
Vliv příměsí na vodivost polovodičů je obrovský. Nepatrnými koncen­tracemi příměsí lze dosáhnout zvětšení vodivosti polovodiče až o deset řádů podle koncentrace. V látkách obsahujících příměsi působí vždy současně vlastní i nevlastní vodivost. Vlastní vodivost polovodiče je způsobena uvolňováním nosičů vlivem teploty. Pro získání nevlastní vodivosti typu P se užívají i příměsi dvojmocné (Zn), a pro typ N šestimocné (Te). Proti křemíku vynikají tyto materiály, nazývané intermetalické polovodiče, neobyčejně velkou pohyblivostí elektronů (pětkrát větší než v křemíku). Této vlastnosti se využívá při výrobě některých součástek, určených pro velmi vysoké kmitočty.

10 Anotace: Tato prezentace slouží k výkladu vlastností elektrických materiálů. Žáci na základě studia stanoví vlastnosti a funkce součástek a komponent pro elektrotechniku. Použité zdroje: IŽO, TEKELY Elektrotechnické materiály pro SOU SNTL Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Janyška Lubomír