Polovodiče typu N a P
Autor: Lukáš Polák
Pokračovat
Polovodičové materiály, vlastnosti




křemík Si
arsenid galitý GaAs
selenid kademnatý CdSe
sulfid kademnatý CdS
Elektrické vlastnosti polovodičů závisí na:
teplotě
osvětlení
Si
čistotě látky
Zpět
Pokračovat
Křemík Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Při nízkých teplotách obsahuje velmi málo elektronů
uvolněných z vazeb, proto má velký elektrický odpor.
Při zvyšování teploty se jeho odpor snižuje
Zpět
Pokračovat
Křemík Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
K uvolnění elektronu z vazby je
potřeba velká energie.
Při nízkých teplotách obsahuje velmi
málo elektronů uvolněných z vazeb.
velký elektrický odpor
Zahřáním získá energii potřebnou k uvolnění elektronu z vazby.
Při zvyšování teploty se jeho odpor snižuje.
Zpět
Pokračovat
Vznik polovodiče typu N a P
Přidáním některých prvků do křemíku ze skupiny III.A nebo V.A
Zpět
Pokračovat
Vznik polovodiče typu N a P
Přidáním některých prvků do křemíku
polovodič N
příměsí např. arsenu As
vznikají volné elektrony
po připojení zdroje napětí
způsobí elektrický proud
N – negativní, záporný -
polovodič P
příměsí např. india In se
polovodič může chovat,
jako kdyby byl elektrický
proud způsoben kladnými
částicemi
P – pozitivní, kladný +
Zpět
Pokračovat
Příměsi v křemíku z V. A skupiny
Si
Si
Si
Příměs arsenu As
Arsen má v obalu pět
elektronů, z nichž se čtyři
Si
Si
As
+
- podílí na vazbě v křemíku.
Pátý je vázán slabě a k jeho
odtržení od atomu stačí
As
Si
Si
energie mnohem menší než k
uvolnění z vazby.
K odtržení elektronu stačí již pokojová teplota a ten se pak
může v krystalu volně pohybovat.
Vedení elektrického proudu je
volný elektron
způsobeno volnými elektrony.
Polovodič typu N
Zpět
Pokračovat
Příměsi v křemíku z III. A skupiny
Si
In
Si
Příměs india In
Indium má v obalu tři
elektrony. Ve vazbě se
Si
Si
Si
+
- sousedními atomy jeden
elektron chybí.
Vznikne volné místo, které
In
Si
Si
může zaplnit elektron od
sousedního atomu.
Tím se volné místo přemístí, volné místo se pohybuje
opačně než elektron.
Vedení elektrického proudu je
díra
způsobeno děrami.
Polovodič typu P
Zpět
Pokračovat
Shrnutí:

Krystal křemíku má při nízkých teplotách
velký elektrický odpor. Jeho odpor se dá
snížit nahrazením několika atomů křemíku
atomy jiných vhodných prvků. Vznikne buď
polovodič typu N nebo polovodič typu P.
Zpět
Pokračovat
Polovodičová dioda
Autor: Lukáš Polák
Pokračovat
Polovodičová dioda
Rozměry řádově milimetry.
Zpět
Pokračovat
Polovodičová dioda - konstrukce
konstrukce
P
anoda
N
schématická značka
katoda
anoda
katoda
přechod PN
Mění se proud procházející diodou při změně polarity zdroje
napětí?
Zpět
Pokračovat
Propustný směr
Diodou prochází proud.
Spustit animaci
+ -
A
Diodou prochází proud, pokud je zapojena v propustném směru.
V tomto zapojení, musí být v obvodu zapojen rezistor. Místo
rezistoru a ampérmetru můžeme použít žárovku. Napětí
vyznačené na žárovka by mělo odpovídat napětí vyznačenému
na zdroji.
Zpět
Pokračovat
Závěrný směr
Diodou neprochází proud.
Spustit animaci
+ -
A
Diodou neprochází proud, pokud je zapojena v závěrném
směru.
Nejčastěji se diody vyrábějí z křemíku. Proud v závěrném směru
je u těchto diod menší než 0,1 μA = 0,0000001 A.
Zpět
Pokračovat
Voltampérová charakteristika - zapojení
V
R = 50 Ω
A
R = 100 Ω
+ U = 4,5 V až 6 V
Zpět
Pokračovat
Voltampérová charakteristika - měření
Závislost elektrického proudu,
který diodou prochází, na napětí.
U [V]
0,4
0,6
0,67 0,7
I [mA] 0,02 2,44 8,8
U [V]
0,72
14,0 23
0,73 0,75 0,77 0,79 0,81
120
100
80
I [mA]
Z grafu je vidět, že proud
diodou prochází, dosáhne-li
napětí na diodě asi 0,4 V. Při
menším napětí proud prakticky
neprochází.
Voltampérová charakteristika diody
KY 724
60
40
20
0
0
I [mA] 28
38
52
75
0,2
0,4
98
0,6
0,8
1
U [V]
Zpět
Pokračovat
Použití diody




Usměrňovací dioda - usměrnění střídavého
proudu (samostatně nebo jako součást
usměrňovače)
Stabilizační (Zenerova) dioda - vyrovnávání
průběhu proudu ve stabilizačních obvodech
LED dioda - signalizace průchodu proudu (s
nízkým nárokem na spotřebu) nebo zdroj světla
např. v optických myších
Fotodioda - součást fotobuněk, polovodičových
detektorů záření nebo slunečních článků
Zpět
Pokračovat
Zápisky



Jestliže krystal polovodiče obsahuje v jedné
části polovodič typu P a v druhé části polovodič
typu N, pak oblast v okolí rozhraní mezi těmito
polovodiči se nazývá přechod PN.
Polovodičová dioda je součástka, která
obsahuje jeden přechod PN. Připojíme-li ji do
obvodu v propustném směru, prochází obvodem
proud. Při zapojení diody v závěrném směru
proud obvodem neprochází.
Voltampérová
charakteristika
polovodičové
diody graficky znázorňuje závislost proudu na
napětí. U diody není přímková.
Zpět
Pokračovat
Použité materiály

Kolářová R., Bohuněk J., Fyzika pro 6. ročník základní školy,
ISBN 80-7196-246-5

Kolářová R., Bohuněk J., Fyzika pro 7. ročník základní školy,
ISBN 80-7196-265-1

Kolářová R., Bohuněk J., Fyzika pro 8. ročník základní školy,
ISBN 80-7196-149-3

Kolářová R., Bohuněk J., Fyzika pro 9. ročník základní školy,
ISBN 80-7196-193-0




Bohuněk J., Sbírka úloh z fyziky pro ZŠ, 1. díl, ISBN 80-85849-06-2
Bohuněk J., Sbírka úloh z fyziky pro ZŠ, 2. díl, ISBN 80-85849-15-1
Bohuněk J., Sbírka úloh z fyziky pro ZŠ, 3. díl, ISBN 80-85849-82-8
Obrázek diod:
http://www.iabc.cz/images/imgdb/original/phpdzPXx1.jpg
Zpět
Konec
Download

Polovodiče typu N a P