PN přechod

1. PN přechod Autor: Mgr. Marcela Vonderčíková Fyzika: 9. ročník Jubilejní Masarykova základní škola a mateřská škola Sedliště

2. PN přechod • Elektrárny vyrábí a dodávají do rozvodné sítě proud střídavý, který má mnoho výhod. Hlavní výhodou je možnost transformace. Většina elektronických přístrojů a zařízení však ke své činnosti potřebuje stejnosměrný proud. • Potřebujeme proto zařízení, které dovede střídavý proud přeměnit na stejnosměrný, potřebujeme jej tedy usměrnit. • V monokrystalu křemíku nebo germania lze několika způsoby dosáhnout toho, že jsou v něm oblasti s oběma typy polovodiče. • Styková plocha mezi dvěma druhy polovodičů se nazývá PN přechod.

3. PN přechod bez napětí • Ve všech případech, ve kterých se stýkají oblasti s různou koncentrací rozdílných částic, dochází k difuzi. • Díry procházejí do polovodiče N, elektrony do polovodiče P. • Kdyby nositelé neměli elektrický náboj, koncentrace by se vyrovnaly. • Protože jsou ale nosiče elektricky nabité částice, difunduje jen malý počet. • Polovodič N se nabije kladně, polovodič P záporně. • Vzniká napětí (difúzní napětí), které působí proti další difúzi. Toto napětí nelze jednoduše změřit, je tvořeno náboji vázanými na PNpřechod.

4. Vnější napětí připojené se stejnou polaritou jako má difúzní napětí působí na volné nosiče tak, že kladná polarita vnějšího napětí u polovodiče N přitahuje elektrony a záporná polarita vnějšího napětí u polovodiče P přitahuje díry. Tak dojde ke zvětšení vyprázdněné oblasti a tím ke zvětšení napětí tvořeného pevnými ionty odpuzujícího volné nosiče z oblasti přechodu. PN přechod v závěrném směru Vnější napětí připojené s opačnou polaritou než má difúzní napětí působí na volné nosiče tak, že kladná polarita vnějšího napětí u polovodiče P odpuzuje díry a záporná polarita vnějšího napětí u polovodiče N odpuzuje elektrony a tlačí je směrem k přechodu. Tak dojde ke zmenšení vyprázdněné oblasti a pokud má vnější napětí větší hodnotu než difúzní napětí, tak vyprázdněná oblast vymizí a proud vnějšího obvodu může volně protékat polovodičovým přechodem. PN přechod v propustném směru

5. Polovodičové diody se vyrábějí pro různě velké proudy. • Ve schématech se dioda kreslí pomocí této značky : • Obvody s diodami, které mají za úkol změnit střídavý proud na stejnosměrný, se nazývají usměrňovače. Jednocestný usměrňovač Dvoucestný usměrňovač nazývaný někdy také jako Graetzův můstek

6. PN přechod propouští proud jenom v jednom směru. • Když na něj připojíme střídavé napětí, bude proud procházet jen když je na polovodiči typu P kladný pól. • Říkáme, že přechod PN usměrňuje proud. • Součástka, která slouží k usměrňování proudu, se nazývá dioda. • Dříve byly diody konstruovány na základě různých fyzikálních jevů. • Vakuová dioda, používaná před padesáti lety, byla založena na tom, že z rozžhaveného kovu vylétají elektrony.

7. Typy diod Selénový článek – předchůdce polovodičové diody Polovodičové diody Vakuová dioda Výkonové diody mohou mít i chladič

8. Použité zdroje:Učebnice Fyziky 9 pro základní školy a víceletá gymnázia - FRAUS http://home.zcu.cz/~houlec/www/img/led.jpg http://rsandas.com/images/PN_Junction.jpg http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/obrazky http://www.hts-homepage.de/DStahl/AZ11Sie.jpg http://www.wikipedia.org http://automatizace.hw.cz/files/uploads/storyautomat/7748/amplidyn15.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/36/GraetzovoZapojeni.svg/523px-GraetzovoZapojeni.svg.png http://www.wikimedia.org