Písemné práce: Test 1 (2.10.03) Test 2 (30.10.03) Test 3 (15.12.03) Test 4 (8.1.04) Test 5 (4.2.04) Test 6 (1.4.04)
Jakými způsoby lze poznat, zda je daná látka nevodič, polovodič nebo vodič? Uveďte (a vysvětlete) základní způsob a další způsoby, které znáte.
1. základní způsob - dle šířky zakázaného pásu.
Vodiče
Nemají zakázaný pás. Valenční a vodivostní pás tudíž splývají
dohromady a elektrony v nich obsažené jsou prakticky volné. Je jich proto
velké množství a vodiče tedy dobře vedou elektrický proud.
Polovodiče
Obvykle mají při nulové teplotě zcela zaplněný valenční pás. Šířka
zakázaného pásu je kolem 1 eV. Je tedy možno elektronům ve valenčním pásu
dodat energii (teplem, světlem, elektrickým polem) a elektron se může dostat
do vodivostního pásu a vést proud.
Izolanty
Mají široký zakázaný pás (přes 3 eV). Pravděpodobnost, že se do něj
dostane elektron z valenčního pásu je tedy malá. Nevedou proto elektrický
proud.
2. podle měrného elektrického odporu - vodiče ho mají malý (řádově 10-8 až 10-7 Wm, nevodiče velký (až 1012 Wm a polovodiče něco mezi tím.
3. Podle teplotní závislosti odporu - u vodičů odpor s teplotou roste, u polovodičů klesá, nevodiče nevedou.
Co je termistor? Vysvětlete princip jeho činnosti, nakreslete schematickou značku a jmenujte způsoby použití (i se stručným vysvětlením, ev. schématem zapojení).
Termistor je kus polovodiče, který se používá jako teplotně citlivá součástka. Jeho odpor klesá s teplotou, přičemž změna odporu s teplotou je daleko rychlejší než u kovů.
Schematická značka termistoru
Použití:
1. Měření teploty. Musíme znát
VA charakteristiku termistoru. Zapojení 
nebo
2. Měření průtokového množství. Termistor se napřed elektrickým proudem ohřeje na jistou teplotu a pak se ponoří do proudu kapaliny nebo plynu a tak se ochlazuje. Ochlazení závisí na průtoku (při dané teplotě látky, která protéká).
3. Měření teploty na dálku a na špatně přístupných místech. Jednou termistor někam zabuduji a pak mohu na vzdáleném stanovišti měřit, nebo mohu pomocí miniaturních termistorů (tzv. perličkový termistor) měřit teplotu v lidském těle, uvnitř motorů apod.
4. Kompenzace odporu žhavícího vodiče v elektronkách. Kovové vlákno má za studena malý odpor, který po zahřátí několikrát vzroste. Napětí je určeno na zahřátý žhavící vodič - při zapnutí proudu nastává proto velký proudový náraz. Dáme-li do série s vodičem termistor mající za studena velký odpor, který klesá s teplotou, je celkový odpor stále přibližně konstantní.
5. Převodník z teploty na napětí. Napětí je pak možno jednoduše měřit voltmetrem, osciloskopem, počítačem...
Nakreslete schéma jednoduchého zabezpečovacího zařízení, které se umístí do okna domu. Zařízení pracuje tak, že v okamžiku, kdy lupič prolézá oknem, se rozsvítí (nebo zhasne) žárovka na stole v policejní služebně.
 |
 |
| Žárovka se rozsvítí | Žárovka zhasne |
Jaký polovodič vytvoříme z křemíku přidáním třímocných příměsí galia?
Typ P.
Nakreslete obvod obsahující zdroj střídavého napětí a rezistor tak, aby rezistorem protékal a) střídavý proud, b) jednocestně usměrněný proud, c) dvoucestně usměrněný proud.
a) 
b) 
c) 
Vysvětlete, jak a proč se chová elektrický odpor u kovů a u polovodičů s rostoucí teplotou.
U kovů s teplotou odpor roste, protože se více rozkmitávají atomy mříže
i elektrony a dochází k větším energetickým ztrátám.
U polovodičů odpor s teplotou klesá, protože více elektronů získá
dostatečnou energii k přechodu do vodivostního pásu a tak se stávají volnými.
Jaký je rozdíl mezi diodami použitými v usměrňovačích elektrických lokomotiv a diodami v radiových přijímačích? Podrobně vysvětlete.
Dioda u lokomotiv - plošná dioda - musí snést velký proud. Je proto třeba
velká plocha přechodu, aby se mohlo odvádět teplo, které vzniká zahříváním
diody.
Dioda v rádiovém přijímači - hrotová dioda - musí dobře usměrňovat
vysoké frekvence. Proto musí mít velkou kapacitanci, tedy malou kapacitu,
tedy malou plochu přechodu. Pak ovšem nevydrží vyšší proudy, ale to není
u rádia potřeba.
Jakými způsoby lze poznat, zda je daná látka nevodič, polovodič nebo vodič? Uveďte (a vysvětlete) základní způsob a další způsoby, které znáte.
ad skupina A - úloha 1
Co je fotorezistor? Vysvětlete princip jeho činnosti, nakreslete schematickou značku a jmenujte způsoby použití (i se stručným vysvětlením, ev. schématem zapojení).
Fotorezistor je kus polovodiče, jejíž odpor závisí na osvětlení. Světlo (fotony) dodává energii elektronům ve valenčním pásu, které tak mohou překonat zakázaný pás a stát se volnými.
Schematická značka: 
Použití:
1. Měření osvětlení - expozimetr
¤ (např. ve fotografických přístrojích)
2. Ovládání přístrojů - fotobuňka
¤ - otvírání dveří, zapínání zařízení...
3. Zabezpečovací zařízení - světelná
závora ¤ - proti krádeži, bezpečnostní pojistka pro vypínání
přístrojů, ...
4. Detekce neviditelného infračerveného záření - nutno používat
materiály s menší šířkou zakázaného pásu, například InSb. Toto se opět
používá v zabezpečovacích
zařízeních ¤ (paprsek není vidět).
5. Převodník ze světla na elektrické napětí.
Navrhněte, jak sestrojit zdroj přesného napětí 7 V tak, aby se jeho napětí neměnilo s odebíraným proudem (ten není velký). Nakreslete schéma zapojení a vysvětlete.
Použijeme Zenerovu diodu v závěrném směru. Na ní při dosažení určitého napětí dochází k Zenerovu nebo lavinovitému průrazu. V té oblasti pak napětí prakticky nezávisí na proudu. Je tedy třeba vzít diodu, která má Zenerovo napětí 7 V.
Nakreslete obvod obsahující zdroj střídavého napětí a rezistor tak, aby rezistorem protékal a) střídavý proud, b) jednocestně usměrněný proud, c) dvoucestně usměrněný proud.
ad skupina A - úloha 5
Odpor termistoru se při zahřátí změnil z 237 W při 20ºC na 219 W při 25ºC. V tomto intervalu můžeme teplotní závislost odporu považovat za lineární. Určete teplotní součinitel odporu termistoru (pro vztažnou teplotu 20ºC).
| t1 = 20ºC t2 = 25ºC R1 = 237 W R2 = 219 W a = ? |
 |
Vysvětlete, jak a proč se chová elektrický odpor u kovů a u polovodičů s rostoucí teplotou.
Ad skupina A - úloha 6
Jaký je rozdíl mezi diodami použitými v usměrňovačích elektrických lokomotiv a diodami v radiových přijímačích? Podrobně vysvětlete.
Ad skupina A - úloha 7