Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Vodivost polovodičů II OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-019

3. P – N přechod Přechod P-Nje oblast na rozhraní příměsového polovodiče typu P a polovodiče typu N. Přechod P-N se chová jako hradlo, tzn. propouští elektrický proud pouze jedním směrem. Přechod P-N se vytváří difuzí materiálu typu P do materiálu typu N za teploty okolo 600 °C. Materiál typu P potom pronikne rovnoměrně do materiálu typu N.

4. P – N přechod Přechod P-N může být připojen v závěrném, nebo propustném směru, proto propouští proud jedním směrem, jako výše zmíněné hradlo. Vlastností přechodu P-N se používá v polovodičových součástkách - diodě, tranzistoru, fotodiodě a dalších.

5. P – N přechod V příměsovém polovodiči typu N je přebytek volných elektronů, v polovodiči typu P je přebytek kladných děr. Při spojení těchto polovodičů zaniknou rekombinací elektronu s kladnou dírou na rozhraní volné nosiče nábojů v oblasti určité šířky. Tato oblast se nazývá depletiční (vyprázdněná) oblast. Zbylé nepohyblivé ionty zapříčiní vznik elektrického pole na přechodu PN. Směr elektrického pole je přitom takový, že brání zbylým volným nosičům nábojů pronikat přes rozhraní.

6. P – N přechod Pokud dojde ke „kontaktu“ polovodiče typu P a typu N, elektrony a díry začnou difundovat z míst, kde mají vyšší energii do míst s nižší energií (elektrony difundují z N do P, díry z P do N). Tím se polovodič P nabíjí záporně, zatímco polovodič N kladně. Tak vzniká napětí, které se ustálí na hodnotě Ud(difúzní napětí). Jeho hodnota je tím vyšší, čím vyšší je difúze majoritních nosičů a je dáno poměrem koncentrací majoritních a minoritních nosičů na odpovídající hranici OPN(oblasti prostorového náboje). Je teplotně závislé (s teplotou roste).

7. P – N přechod Obr. 1 Propustně polarizovaný P – N přechod

8. P – N přechod Jestliže se kladný pólzdroje připojí k polovodiči typu Pa záporný pólk polovodiči typu N, dojde k zeslabeníelektrického pole na přechodu P-N (pokud je přiložené napětí menší než difúzní napětí), případně k jeho úplnému zrušení (pokud je přiložené napětí větší než difúzní napětí), takže nosiče nábojů mohou přes rozhraní (hradlovou vrstvu - vyprázdněná oblast, ve které nejsou žádní nositelé náboje a jejíž tloušťka se pohybuje od asi 10-6m až do 5*10-6m) volně procházet. Přechod P-N propouští elektrický proud.

9. P – N přechod Obr. 2 Závěrně polarizovaný P – N přechod

10. P – N přechod Jestliže se kladný pólzdroje připojí k polovodiči typu N a záporný pólk polovodiči typu P, dojde k rozšíření vyprázdněné oblasti a zesíleníelektrického pole na přechodu P-N, takže přechod nosičů nábojů přes rozhraní se ztíží. Přechod N-P nepropouští elektrický proud. Ve skutečnosti zde malý proud protéká, ale je silně teplotně závislý.

11. P – N přechod Napětí zde nemůže být libovolně veliké, protože by mohlo dojít ke zničení přechodu, kterým by v určitém okamžiku začal protékat velký proud, protože by došlo k překonání vazebných sil, které působí na valenční elektrony, protože by silové účinky elektrického pole byly větší. U těchto typů přechodů se využívá ještě jiné vlastnosti a to kapacity hradlové vrstvy.

12. Děkuji za pozornost • Ing. Ladislav Jančařík

13. Literatura J. Kubrycht, R. Musil, L. Voženílek: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980 V. Suchánek: Dioda, tranzistor a tyristor názorně, SNTL Praha 1983 http://www.wikipedia.org