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
