Polovodiče

Polovodič (PV) – materiál, ktorého vodivosť sa nachádza medzi vodivosťou kovov a izolantov. Vlastnosti materiálu možno meniť pridaním cudzích látok. Významnou vlastnosťou PV je, že sa na vedení prúdu podieľajú dva typy nosičov náboja – záporne nabité elektróny a kladne nabité diery.

Vlastné PV – čisté kryštalické látky (napr. Si), ktoré pri veľmi nízkej teplote nemajú voľné elektróny a správajú sa ako izolanty. Elektróny v PV nie sú tak silne viazané k atómom kryštálovej mriežky ako v izolantoch. S rastúcou teplotou sa elektróny uvoľňujú a môžu prenášať el. prúd. Diera je prázdne miesto v mriežke, po uvoľnenom elektróne a nesie kladný elementárny náboj. Rezistivita PV s rastúcou teplotou klesá (termistor). Vo vlastnom PV je rovnaký počet voľných elektrónov a dier. Vlastná vodivosť polovodičov je zapríčinená dierami a voľnými elektrónmi. V prímesových PV prenáša el. prúd zväčša jeden typ nosičov náboja, ktorý je väčšinový – majoritný. Voľné nosiče s opačným nábojom sú zastúpené v značne menšom počte, sú menšinové – minoritné.

Nevlastné polovodiče typu N (negatívny) – Ak do mriežky vložíme atóm s 5 valenčnými elektrónmi (napr. fosfor), jeden elektrón zostane voľný. Prímesové atómy, ktoré vytvoria PV typu N sú donory.
Nevlastné polovodiče typu P (pozitívny) – Ak do mriežky vložíme atóm s 3 valenčnými  elektrónmi (napr. indium), vznikne diera bez voľného elektrónu. Prímesové atómy, ktoré vytvoria PV typu P sú akceptory.
PN prechod –

Polovodič (PV) – materiál, ktorého vodivosť sa nachádza medzi vodivosťou kovov a izolantov. Vlastnosti materiálu možno meniť pridaním cudzích látok. Významnou vlastnosťou PV je, že sa na vedení prúdu podieľajú dva typy nosičov náboja – záporne nabité elektróny a kladne nabité diery.

Vlastné PV – čisté kryštalické látky (napr. Si), ktoré pri veľmi nízkej teplote nemajú voľné elektróny a správajú sa ako izolanty. Elektróny v PV nie sú tak silne viazané k atómom kryštálovej mriežky ako v izolantoch. S rastúcou teplotou sa elektróny uvoľňujú a môžu prenášať el. prúd. Diera je prázdne miesto v mriežke, po uvoľnenom elektróne a nesie kladný elementárny náboj. Rezistivita PV s rastúcou teplotou klesá (termistor). Vo vlastnom PV je rovnaký počet voľných elektrónov a dier. Vlastná vodivosť polovodičov je zapríčinená dierami a voľnými elektrónmi. V prímesových PV prenáša el. prúd zväčša jeden typ nosičov náboja, ktorý je väčšinový – majoritný. Voľné nosiče s opačným nábojom sú zastúpené v značne menšom počte, sú menšinové – minoritné.

Nevlastné polovodiče typu N (negatívny) – Ak do mriežky vložíme atóm s 5 valenčnými elektrónmi (napr. fosfor), jeden elektrón zostane voľný. Prímesové atómy, ktoré vytvoria PV typu N sú donory.
Nevlastné polovodiče typu P (pozitívny) – Ak do mriežky vložíme atóm s 3 valenčnými  elektrónmi (napr. indium), vznikne diera bez voľného elektrónu. Prímesové atómy, ktoré vytvoria PV typu P sú akceptory.

PN prechod –

Priechod PN súšiastok platničku z veľmi čistého monokryštálu polovodiča, v ľavej časti vytvoríme vodivosť P a v pravej časti vodivosť N.V oblasti rozhrania vodivosti P a vodivosti N vytvára oblasť prietorového náboja vzniká tu elektrické pole (kontaktné pole) s opačnou polaritou.

Vrstvu, v ktorej sa vytvára nepohyblivý priestorový náboj, nazývame bariérová vrstva a opisovaný jav nazývame priechod PN.Samotná barierová vrstva má nižšiu koncentráciu voľných nosičov náboja.

Ak na takúto monokryštalovú platničku s priechodm PN pripojíme jednosmerné napätie tak,aby polarita pripojeného napätia bola totožná s vodivosťou, tak vonkajšie pole zoslabuje kontaktné pole a po dosiahnutí kritickej hodnoty ho úplne vykompenzuje.

Ak ale vymeníme polaritu vonkajšieho poľa pripojeného na polovodičovú platničku vonkajšie pole ešte zosilňuje účinok kontaktného poľa, voľné elektróny a diery sú ešte viac vytlačané od priechodu PN, čím sa zväčšuje oblasť zvýšeného odporu.

Pri spätnom smere priechodu PN by teoreticky nemal prechádzať žiadny prúd.Priecho PN prepúšťa veľmi malý prúd , ktorý nazývame spätný prúd. Príčinou spätného prúdu sú minoritné nosiče.

Osobitosti prechodu elektrického prúdu cez priechod PN najlepšie znázorňuje voltampérová (VA) charakteristika.Va charakteristika je grafická závislosť intenzity elektrického prúdu I od pripojeného napätia.Vytváranie priechodov PN je najdôležitejšia technologická operácia pri výrobe polovodičových súčiastok.Polovodičové súčiastky diódy, tranzistory,tyristory líšia sa počtom priechodov PN a rôznymi vlastnosťami priechodov PN.


Polovodičové súčiastky – dióda (usmerňovacia, spínacia, LED, fotodióda, Shottkyho), tranzistor (bipolárne – PNP a NPN, unipolárne – JFET, MOS, NMOS)


Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *