1 / 16

Vedení elektrického proudu v látkách I

Vedení elektrického proudu v látkách I. Mgr. Andrea Cahelová. Hlučín 2013. Polovodiče. Látky, které za určitých podmínek vedou dobře elektrický proud Osvětlení – fotorezistor Teplota – termistor Mohou být vlastní nebo nevlastní (N, P)

rene
Download Presentation

Vedení elektrického proudu v látkách I

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Vedení elektrického proudu v látkách I Mgr. Andrea Cahelová Hlučín 2013

  2. Polovodiče • Látky, které za určitých podmínek vedou dobře elektrický proud • Osvětlení – fotorezistor • Teplota – termistor • Mohou být vlastní nebo nevlastní (N, P) • Jejich měrný elektrický odpor se pohybuje v rozsahu od 10-6 do 108

  3. Vlastní vodivost • Krystal křemíku, • Má 4 valenční elektrony – kovalentní vazba, • Dodáním energie (v eV) dochází ke vzniku páru elektron-díra, zánik páru = rekombinace, • Elektrický proud = Iděrový + Ielektronový. • Závislost odporu polovodiče na teplotě: R/Ω t/ ⁰C

  4. Příměsové polovodičea) polovodič typu A(negativní) • Vznikne přidáním prvku z páté skupiny MT (P, As, Sb) do krystalu křemíku. • Z pěti valenčních elektronů např. fosforu se čtyři uplatní v kovalentní vazbě s atomy křemíku. Páté elektrony jsou vázány jen slabě a už při nízkých teplotách se volně pohybují krystalem. • Z příměsí se stávají nepohyblivé kationty – donory (dárce). • V krystalu převažují volné elektrony – většinové nosiče (majoritní), díry – menšinové (minoritní).

  5. b) polovodič typu P(pozitivní) • Do krystalu křemíku přidáme prvky z třetí skupiny MT (B, Al, In). • Tři valenční elektrony se uplatní v kovalentní vazbě. Vznikne díra s kladným nábojem, do které snadno přeskočí elektron sousedního atomu. • Příměsi – nepohyblivé anionty – akceptory (příjemce). • Díry jsou v tomto typu polovodiče většinoví nosiči, volné elektrony menšinoví. … příměsová vodivost polovodičů.

  6. Úkol: • Najděte na internetu využití polovodičových součástek • Vysvětlení pojmů: dioda, fotočlánek, tranzistor, relé, integrovaný obvod

  7. Polovodičová dioda • Elektrotechnická součástka s jedním přechodem PN se dvěma vývody. • Anoda je polovodič typu P, katoda typu N. • Vodivost závisí na směru napětí. • Diodový jev: Zapojení diody: a) v propustném směru b) v závěrném směru. anoda katoda

  8. V propustném směru: – obvodem prochází proud, žárovka svítí. V závěrném směru: – obvodem prochází nepatrný proud, který nelze ani změřit, žárovka nesvítí. a k + +

  9. PN přechod donor hradlová vrstva (1m) N P • Volné elektrony a díry konají neuspořádaný pohyb a v oblasti hradlové vrstvy rekombinací zanikají. • V hradlové vrstvě vznikne vlivem akceptorů a donorů elektrické pole s intenzitou, která směřuje z oblasti N do P. • Zapojením diody v propustném směru je hradlová vrstva potlačena vzniklým elektrickým polem ve vodiči. • V závěrném směru se hradlová vrstva zvětší. +d + - -e akceptor

  10. Voltampérová charakteristika diody I A IFM – maximální hodnota proudu, kterou udává výrobce, při překročení dojde poškození diody. UBR – průrazné napětí, při jeho překročení může dojít k prudkému růstu proudu a ke zničení diody. IFM propustný směr UBR U V závěrný směr

  11. Využití diody: • Usměrňovač střídavého proudu. • Ke stabilizaci obvodu. • LED diody (luminiscenční) – vznik viditelného nebo infračerveného záření. • Fotodiody – zdroj elektrického napětí, sluneční články.

  12. Tranzistor • Polovodičová součástka se dvěma přechody PN a třemi vývody. • Může být typu PNP nebo NPN (NPN šipka ven). kolektor C báze B emitor E C B PNP E

  13. Tranzistorový jev • Při zapojení dochází v kolektorovém obvodu k zesílení proudu – zesilovač. Využití tranzistoru: • Zesilovač • Přepínač, nahrazuje relé Rozvoj polovodičových součástek vedl k vývoji integrovaných obvodů (rozvoj mikroelektroniky): – křemíková destička s celým funkčním obvodem, plnící matematické operace, logické funkce a převod signálů. Nejdokonalejší integrovaný obvod – mikroprocesor.

  14. Odkazy: • Videopokusy... • Milionář z fyziky... • Applety na celou fyziku... (lze zvolit češtinu) • Videa z elektřiny a magnetismu... • Videa z elektřiny a magnetismu...

  15. Otázky k opakování: • Co je to termistor? • Jak závisí odpor polovodiče na teplotě? • Jak vznikne akceptor? • Jak vznikne polovodič typu P • Co popisuje diodový jev? • Kde vznikne hradlová vrstva? • Jaký jev využívá fotodioda k vytvoření elektrického proudu? • Kdy dioda nevede elektrický proud? • Kdy vznikne tepavý proud? • Co je to rekombinace? • K čemu se využívá dioda? • Jak se dá změnit vodivost, nevodivost diody? • Co jeto ledka? • Jak se nazývá součástka se dvěma PN přechody? • Co je to tranzistorový jev?

  16. Použitá literatura • LEPIL, O., ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia – Elektřina a magnetismus. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 80-7196-202-3. • LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., HÝBLOVÁ, R. Fyzika pro střední školy 2. Praha: Prometheus, 1992. ISBN 80-85849-05-4.

More Related