Fyzika 9. ročník Anotace Prezentace, která se zabývá vysvětlením polovodič Autor Ing. Zdeněk Fišer Jazyk Čeština Očekávaný výstup Žáci pochopí princip.

Prezentace na téma: "Fyzika 9. ročník Anotace Prezentace, která se zabývá vysvětlením polovodič Autor Ing. Zdeněk Fišer Jazyk Čeština Očekávaný výstup Žáci pochopí princip."— Transkript prezentace:

1 Fyzika 9. ročník Anotace Prezentace, která se zabývá vysvětlením polovodič Autor Ing. Zdeněk Fišer Jazyk Čeština Očekávaný výstup Žáci pochopí princip polovodičových součástek SVP Ne Klíčová slova Fyzika, napětí, proud, polovodič Druh učebního materiálu Prezentace Druh interaktivity Kombinace Cílová skupina Žák Stupeň a typ vzdělávání Základní vzdělávání – 2. stupeň Typická věková skupina 12-15 let Celková velikost 289 kB

2 POLOVODIČE FYZIKA 9.TŘÍDA

3 HISTORIE POLOVODIČŮ… Integrované obvody patří mezi jedny z nejdůležitějších vynálezů 20. století Umožnily raketový vzestup počítačů a dnes se s nimi setkáváme na každém rohu Roku 1958 nastoupil k firmě Texas Instruments inženýr Jack Kilby. Předmětem jeho výzkum se stala miniaturizace součástek. Vedení firmy podpořilo jeho myšlenky a 12. září 1958 byly předvedené první tři kusy funkčních integrovaných obvodů. Materiálem pro jejich výrobu se stalo germánium (v druhořadým materiálem se stal křemík-vede el. proud jen jedním směrem). Jejich velikost 11x2 mm byla více než uspokojující.

4 ..AŽ DO PŘÍTOMNOSTI Pak následoval proces zvyšování rychlosti a kapacit, který pokračuje dodnes Zajímavostí je, že dodnes platí Moorův zákon o exponencioálním růstu procesorů z roku 1965. V dnešních mikroprocesorech již nalezneme stovky milionů tranzistorů. Miniaturizace tranzistorů však není neomezená, existuje minimální velikost, pod kterou již nebude možné jít. Roku 2000 získal Jack Kilby Nobelovu cenu za fyziku, držel celkem 60 patentů (mezi nimi je např. kapesní kalkulátor a termální tiskárna) a je po něm pojmenovaný např. klopný obvod.

5 POLOVODIČE - NAOSTRO Polovodiče jsou látky, které jsou z hlediska rezistivity na rozmezí mezi vodiči a nevodiči. V překladu jsou to látky, které vedou el. proud pouze za některých okolností.

6 POLOVODIČE a jejich charakteristické vlastnosti
Rezistivita závisí na čistotě, nepatrným množstvím příměsí se změní o několik řádů (zatímco u vodičů nanejvýš o jeden řád) Polovodiče mají záporný teplotní součinitel odporu,takže se stoupající teplotou se zvětšuje konduktivita Průchodem proudu se nemění chemické ani strukturální vlastnosti polovodičů (přenos náboje je zprostředkován, stejně jako v kovech elektrony) Při teplotách blízkých 0 K se polovodiče stávají nevodiči (izolanty) Vlastnosti polovodičů lze v širokém rozmezí ovlivňovat složením a strukturou

7 …. a VŠEOBECNĚ Elektronická součástka, jejíž funkční částí je polovodič, se všeobecně nazývá polovodičová součástka. V současné době existuje nesmírné množství druhů a typů polovodičových součástek, od jednoduchých až k nejsložitějším-integrovaným obvodům .

8 ……………….. Z hlediska provozních vlastností mají polovodičové součástky tyto výhody: mají malé rozměry a malou hmotnost; umožňují integraci elektrických obvodů (tj. umístění velkého množství obvodových prvků do jednoho pouzdra), a tím miniaturizaci zařízení: Mají malou spotřebu energie, jejich provoz je hospodárný Jsou použitelné v širokém rozsahu frekvencí (v závislosti na principu a konstrukci) Lze vyrobit součástku na přímou přeměnu energie (slunečního záření, energie magnetického pole) Během provozu pracují spolehlivě, mají velkou životnost Při výrobě polovodičových součástek nedochází k znečištění životního prostředí

9 … a poslední část všeobecností
Podle chemické složení rozlišujeme polovodivé prvky (Ge, Si, Se) a polovodivé sloučeniny (dvousložkové-binární, např. GaAs a trojsložkové-ternární) Podle struktury dělíme polovodiče na krystalické (Ge, Si) a amorfní (oxidy, sulfidy, atd.) V praxi mají největší význam krystalické polovodiče, přesněji řečeno jejich monokrystaly

10 VODIVOST POLOVODIČŮ Vodivost polovodičů se dělí na vlastní a nevlastní !!! 1) VLASTNÍ POLOVODIČE-valenční pás u tohoto polovodiče je plně obsazený, ve vodivostním pásu při teplotě blízké 0 K nejsou elektrony Zvýšíme-li teplotu tohoto polovodiče dojde k editaci (vybuzení)-elektrony přejdou do vyšších energetických hladin Elektrony na nejvyšší energetické hladině valenčního pásu (W2) některých atomů získají takovou energii, že mohou překonat zakázaný pás a dostat se do vodivostního pásu.Tyto elektrony způsobují elektronovou vodivost neboli vodivost N. Tím, že elektron opustil elektronovou hladinu W2, zůstane na této hladině místo bez elektronu, které se projevuje jako místo s kladným nábojem. Toto místo se nazývá DÍRA.

11 Postupným přeskakováním elektronů se tedy díra posouvá polovodičem. Tak vzniká děrová vodivost neboli vodivost P. POLOVODIČ, KTERÝ JE DOKONALE ČISTÝ A MÁ STEJNÝ POČET ELEKTRONŮ JAKO DĚR, SE NAZÝVÁ VLASTNÍ POLOVODIČ NEVLASTNÍ POLOVODIČE- vlastnosti polovodiče do značné míry závisejí na čistotě, proto se snažíme vyrobit polovodič co nejčistší. Nevlastní polovodič je mírně znečištěn příměsemi. Typickými krystalickými polovodiči jsou germánium a křemík. Oba prvky vytvářejí kovalentní krystaly se čtyřmi vazebnými elektrony ATD…………

12 SHRNUTÍ První funkční integrovaný polovodičový obvod byl uveden materiálem se stalo germánium POLOVODIČ= látka, která vede el. proud jen za některých okolností Vlastnosti polovodiče do značné míry závisí na čistotě Výhody polovodičových součástek jsou malé rozměry a nízká hmotnost Malá spotřeba energie a hospodárný provoz Spolehlivost, velká životnost, při výrobě šetrnost k životnímu prostředí Vodivost polovodičů se dělí na vlastní a nevlastní

13 Konec zdroje Obrázky Seminární práce L. Taclík