Polovodiče

Polovodiče

Pojem polovodiče

Jsou to látky, které vedou elektrický proud za určitých podmínek. Při jejich zahřívání se odpor zmenšuje a stávají se vodivými a příkladem může být termistor. Při osvětlení se odpor zmenšuje a stávají se vodivými, to může být například fotorezistor. Některé prvky jako například křemík, mají při nízkých teplotách velký odpor, a ten se dá snížit, nahrazením některých atomů dalšími atomy jiných prvků a tím vznikne polovodič typu P nebo polovodič typu N.

Jejich princip

Polovodiče jsou látky, u kterých jsou při nízké teplotě všechny elektrony ve valenčním pásu a jsou vázány ke svým jádrům. Když k nim dodáme energii větší než je šířka pásu, v kterém se nachází, tak se mohou přesunout do vodivostního pásu a stát se volnými. Když se jejich teplota zvyšuje, tak tím víc sebou kmitají a mohou "ztratit" některé elektrony. Pokud připojíme polovodič ke zdroji napětí, hýbají se elektrony ve směru ke kladné zdířce zdroje a jejich díry naopak k záporné zdířce. Takže je docela jasné, že daný odpor polovodiče bude záviset na tom, jakou mu dodáme energii.

Polovodiče typu P, N a PN

Typ N

Do látky se 4 valenčními elektrony se přidá příměs s 5 valenčními elektrony a jeden přebývá. Po vytvoření napětí tvoří usměrněný proud přebývajících elektronů elektrický proud.

Typ P

Do látky se 4 valenčními elektrony se přidá příměs se 3 valenčními elektrony a jeden elektron se nedostává a tím vznikne prázdné místo – „díry“. Po vytvoření napětí elektrony zaplňují díry a to je dojem pohybu děr a pohyb děr tvoří elektrický proud.

Typ PN

Spojení polovodičů typů P a N. Důležitý pro technickou praxi. Dvojí možnost zapojení V propustném směru se propouští elektrický proud. V závěrném směru se nepropouští elektrický proud. Využití se najde třeba u usměrňovače střídavého proudu. Součástka obsahující jeden přechod PN je například polovodičová dioda.

Vodivost vlastní a příměsová

Vlastní vodivost

Vodivost je způsobena vznikem volných elektronů a děr, volných elektronů a jejich děr je stejný počet. Pro praktické využití je, ale tato hustota volných elektronů a děr malá, proto je celkem nutné zvýšit množství volných elektronů nebo děr. To znamená, že musíme přidat prvek s větším počtem valenčních elektronů nebo naopak s menším než má křemík.

Příměsová

K efektu této vodivosti dochází u příměsových polovodičů, to znamená, že tam, kde je k základnímu materiálu přidána určitá příměs, která má vždy o jeden valenční elektron méně, nebo o jeden elektron více.

Tranzistor a jeho využití

Základní aktivní součástky, které se používají jako zesilovače, spínače a invertory. Jsou základem všech dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů, pamětí.

Význam polovodičů v dnešní elektronice