Materiály vypracovali učitelia základných a stredných škôl.
 
Nájdite nás na Facebook / oSkole.sk
 
nevhodný a nelegálny obsah
 
Rýchla navigácia:      

Novinka:

Maturanti, inšpirujte sa na našej stránke, aby ste zožali úspech pri maturitnom stole. Prajem veľa šťastia!
Maya
maja
 

Elektrický prúd v polovodičoch

Dátum pridania: 30. 04. 2009 19:11
Zobrazené: 9290x

 

Vypracovala: B. Horváthová

 

 

Od kovov sa polovodiče líšia hlavne tým, že majú väčší merný elektrický odpor. Dôležitým znakom je, že tento odpor sa s teplotou rýchlo zmenšuje. Medzi polovodiče patria niektoré chemické prvky (Si, C, Ge), chemické zlúčeniny sulfid olovnatý, sulfid kademnatý). Organické látky - hemoglobín, chlorofil.

 

Graf závislosti merného elektrického odporu od teploty u kovov a polovodičov.

 

 

Vodivosť polovodičov v čistom stave voláme vlastná vodivosť.

 

 

Valenčné elektróny vytvárajú elektrónové páry. Elektróny sa z väzby môžu uvoľňovať, ak získajú dostatočnú energiu (napr. pri zahrievaní). Pri vyšších teplotách sa niektoré elektróny z väzieb uvoľnia – voľné miesto po elektróne sa správa ako kladne nabitá častica – diera.

 

Jav sa nazýva generovanie párov elektrón diera. Súčasne na inom mieste môže prebiehať rekombinácia (zánik párov). Pri stálej teplote je generovanie a rekombinácia v dynamickej rovnováhe. Ak vyvoláme v polovodiči elektrické pole, vzniká elektrický prúd, ktorý je vytvorený usmerneným pohybom elektrónov a dier.

 

Vodivosť polovodičov, ktorú spôsobuje generovanie elektrónov a dier voláme vlastná vodivosť polovodičov. Látky s touto vodivosťou sú vlastné polovodiče.

 

Nevlastné polovodiče

Hustota párov elektrón diera, u vlastných polovodičov je nedostatočná pre praktické využitie. Zvýšenie hustoty môžeme dosiahnuť prítomnosťou prímesí. Ako prímes sa volia atómy s oxidačným číslom päť (P, As, Sb), alebo s oxidačným číslom 3 (B, In, Ga). Tak vzniká vodivosť prímesová.

 

Môže vzniknúť polovodič typu P alebo polovodič N.

 

Ak cudzí atóm (donor) má vyššie oxidačné číslo ako polovodič, uvoľnenie elektrónu nesprevádza vznik diery. Prevláda elektrónová vodivosť. Vzniká polovodič typu N.

 

 

Ak má cudzí atóm ( akceptor ) nižšie oxidačné číslo ako polovodič, prevláda dierová vodivosť. Diera vzniká v dôsledku chýbajúceho elektrónu. Vznikne polovodič typu P.

 

 

Použitie polovodičov:

a) Termistor, je to rezistor s veľkým teplotným súčiniteľom rezistancie. Využíva sa na meranie teploty, teplotnú stabilizáciu elektrických obvodov.

 

b) Fotorezistor, je to polovodičový prvok, ktorého rezistancia sa mení s osvetlením. Používa sa na reguláciu a na meranie osvetlenia.

 

c) Polovodičová dióda, je to polovodičová súčiastka, ktorá v jednom smere má malú rezistanciu a v druhom smere veľkú. Prúd prepúšťa iba v jednom smere. V dióde sa využívajú vlastnosti jedného PN prechodu. Je to rozhranie polovodiča typu P a polovodiča typu N. V mieste dotyku oboch polovodičov dochádza k difúzií dier a elektrónov na rozhraní sa vytvorí dynamická rovnováha.V oblasti prechodu vznikne elektrická dvojvrstva, ktorá má veľký elektrický odpor.Vonkajší zdroj elektrického napätia možno pripojiť v priepustnom alebo v závernom smere. Používa sa hlavne na usmerňovanie striedavého prúdu.

 

 

 

Na prvom obrázku je zapojenie v priepustnom smere a na druhom v závernom smere.

 

 

Na obrázku je schematická značka pre diódu.

 

 

Na obrázku vidíme voltampérovú charakteristiku kremíkovej polovodičovej diódy.

 

UF, IF - napätie a prúd v priepustnom smere

UR, IR - napätie a prúd v závernom smere

UFO - prahové napätie, UBR - prierazné napätie

 

Zenerova dióda – sa prekročením prierazného napätia nezničí a dochádza k nedeštruktívnemu prierezu. Používa sa v stabilizátoroch jednosmerného napätia.

 

LED (svetelná dióda) – je polovodičová dióda vyrábaná z priehľadného arzenidu gália. Keď PN prechodom prechádza prúd, nastáva emisia svetla. (napr. v blikačkách bicyklov)

 

Úlohy:

1) Charakterizujte vlastnú vodivosť .

2) Popíšte nevlastné polovodiče.

3) Popíšte funkciu a využitie polovodičovej diódy.

 

Použitá literatúra:

Vladimír Lank, Miroslav Vondra : Fyzika v kocke pre SŠ

Emanuel Svoboda : Přehled středoškolské fyziky

Pavol Tarábek : Zmaturuj z fyziky

 



Hodnotenie:
Hviezdičky: 2.7
Hodnotené: 765x

Späť
 
Máte pripomienky k maturitným okruhom? Napíšte nám

odporúčame