 |
 |
Zápisy do sešitu: El. náboj a síla Elektrické pole Práce v el. poli Rozložení náboje na vodiči Vodič v el. poli Izolant v el. poli Kapacita, kondenzátor El. proud Vodiče, polovodiče, nevodiče Prakt. práce: měření VA char. rezistoru Ohmův zákon Rezistor, reostat, potenciometr Spojování rezistorů Ohmův zákon pro celý obvod Kirchhoffovy zákony Vlastní polovodič Termistor Fotorezistor Dioda - pokusy Příměsový polovodič Princip diody Usměrňování diodou Graetzovo zapojení Praktické ovládání generátoru a osciloskopu Náhr. schéma diody Kondenzátor ve střídavém obvodu Kapacita diody VA char. diody a Zenerovy diody Zdvojovač napětí Televize a osciloskop Urychlování elektronů Vychylovací destičky Stacionární magnetické pole Magnetická síla (zač. a pokr.) Magn. poli přímého vodiče Mag. pole závitu a cívky Nabitá částice v mag. poli Shrnutí televize a osciloskopu Síla působící mezi dvěma vodiči Stejnosměrný elektromotor Magnetické vlastnosti materiálů Elektromagnet El. zvonek Elmag. relé Druhy elektromotorů Elmag. indukce - vznik ind. napětí Faradayův zák. elmag. ind. Magn. ind. tok Ind. proud Vířivé proudy Vl. indukce Zhášecí obvody cívek Rekuperační dioda Energie el. a mag. pole El. proud v plynech Jiskrový výboj Obloukový výboj Doutnavý výboj Koróna, katodové a kanálové záření LED Žárovka Bipolární tranzistor Unipolární tranzistor Operační zesilovač Práce a výkon Ef. hodnota proudu Regulace výkonu Tyristor Přenos rádiového signálu Amplitudová modulace Frekvenční modulace Sériový RLC obvod Fázorový diagram Elmag. oscilátor Výkon v RLC obvodu Amplitudová demodulace (krystalka) Frekvenční demodulace Rádiový přijímač Stereofonní vysílání Televize El. proud v kapalinách
20. hodina - čtvrtek 27.11. 2003
Vlastní polovodič (např. čistý křemík) - stejný počet elektronů a děr. Jak zvýšit počet elektronů nebo děr?
Příměsový polovodič - do čistého křemíku, (čtyřmocný), se přidá pětimocná příměs (například arsen As). Ten má jeden elektron "navíc". Tento elektron je velmi slabě vázán (má energii blízkou horní hranici zakázaného pásu (donorová hladina) - může snadno přeskočit do vodivostního pásu) => už při nízké teplotě se "utrhne" a stane volným. Z arsenu se stane kladný iont, který už ale jiný elektron nenaváže (není tam díra!) => je více elektronů než děr (díry a elektrony také vznikají z křemíkových atomů stejným způsobem jako u vlastního polovodiče). Toto je polovodič typu N.
Atomy
příměsi (zde As) ... donory
("darují" elektron)
Elektrony ... majoritní (většinové) nosiče
náboje
Díry ... minoritní (menšinové) nosiče
náboje
|
|
Existuje i polovodič typu P - má více děr než elektronů. Do čistého křemíku přidáme atomy třímocného prvku (např. indium In). Tomu naopak "chybí" jeden elektron - naváže nějaký elektron, který vznikl normální generací páru elektron - díra (pro tento elektron je "místo" u spodní hranice zakázaného pásu (akceptorová hladina) - může tam snadno přeskočit elektron z valenčního pásu). Z india se stane záporný iont, který ale získaný elektron "nepustí" => je více děr než elektronů (díry a elektrony také vznikají z křemíkových atomů stejným způsobem jako u vlastního polovodiče).
Atomy
příměsi (zde In) ... akceptory ("přijmou" elektron)
Díry ... majoritní (většinové) nosiče
náboje
Elektrony ... minoritní (menšinové) nosiče
náboje
 |
 |
 |
I velmi malé množství příměsových atomů v čistém polovodiči zvyšuje jeho vodivost velmi značně. Například přidáme-li do čistého krystalického křemíku atomy příměsi v koncentraci 1 atom příměsi na 108 atomů křemíku, zvýší se vodivost křemíku tisíckrát.
Polovodič typu P se dá změnit na polovodič typu N a naopak. Např. máme typ P a přidáváme pětimocné příměsi => koncentrace elektronů a děr se napřed vyrovná a když dále přidáváme příměsi, stane se z toho typ N (používá se např. při výrobě diod).
Z jednoho typu příměsových polovodičů se vyrábí například tenzoelektrické součástky, oba typy (přesněji rozhraní mezi nimi) se využívají při konstrukci polovodičových diod.
Polovodičová dioda je součástka s jedním PN přechodem, tedy s částí typu P a s částí typu N (přechod je vytvořen v jednom materiálu - nejsou to dva kousky přitisknuté k sobě!!!).
V okamžiku vytvoření diody (PN přechodu) vypadá situace takto:
obr. 1: Situace na PN přechodu v okamžiku jeho vytvoření
V blízkosti přechodu je velká změna) koncentrace děr i elektronů => elektrony pronikají do části P a díry do části N a vzájemně rekombinují => volné částice s nábojem mizí z oblasti přechodu a začíná se projevovat difuzní elektrické pole Ed vytvářené nepohyblivými ionty příměsí.
Další elektrony a díry se nemohou dostávat k přechodu (elektrické pole na ně působí silami směrem od přechodu).
Na PN přechod připojíme vnější napětí s plus na P a mínus na N => intenzita vnějšího el. pole E má směr proti intenzitě Ed. Celková intenzita elektrického pole na přechodu je dána vektorovým součtem intenzit E a Ed. Bude-li tedy E větší než Ed (přiložené napětí bude dostatečně velké), bude mít celková intenzita směr od P k N, kladně nabité díry a záporně nabité elektrony se budou pohybovat směrem k přechodu a přes přechod bude procházet elektrický proud. PN přechod je zapojen v propustném směru.
Na přechod dáme vnější napětí s opačnou polaritou, tj. plus na N. Intenzita vnějšího pole E a intenzita Ed mají stejný směr a "odtlačují" volné elektrony a díry ještě dále od přechodu. Na přechodu nejsou volné majoritní částice s nábojem. Přechod je zapojen v závěrném směru (viz obr. 4).
Dioda je tedy součástka, kterou může procházet elektrický proud jen jedním směrem (propustným).
DOMÁCÍ ÚKOL: Diodou však protéká (velmi malý) proud i v závěrném směru. Jak je to možné? Písemně zdůvodněte.