Rubriky:
Titulní stránka
Elektromagnetismus
Mechanika
Optika
Ostatní
Vesmír
Download
Vzkaz
Tabulka konstant
Test

Krátké zprávy:

Dlouhou dobu se na webu moc nového nestalo. Proto vás vyzývám jestli vy máte nějaký užitečný materiál, tak mi ho pošlete na mail I.F.O@seznam.cz a já ho umístim na web. Díky

Dne 22.2.2003 jsem spustil tyto www stránky. Doufám , že se budou všem líbit. a pomohou Vám k lepšímu porozumnění fyziky.

Anketa

Líbí se Vám nové stránky?

Ano	6901
Jsou dobré	5554
Trochu	5404
Ne	6360

Polovodiče

Polovodiče jsou látky, které jsou z hlediska rezistivity na rozmezí mezi vodiči a nevodiči.
Mají tyto charakteristické vlastnosti: ~ jejich rezistivita bývá v rozmezí asi čtrnácti řádů, od 10^-6 do 10⁸
~ rezistivita velmi závisí na čistotě; nepatrným mno?stvím příměsí se změní o několik řádů (zatímco u vodičů nanejvý? o jeden řád),
~ polovodiče mají záporný teplotní součinitel odporu , tak?e se stoupající teplotou se zvět?uje konduktivita,
~ průchodem proudu se nemění chemické ani strukturální vlastnosti polovodičů (přenos náboje je zprostředkován, stejně jako v kovech, elektrony),
~ při teplotách blízkých 0 K se polovodiče stávají nevodiči (izolanty),
~ vlastnosti polovodičů lze v ?irokém rozmezí ovlivňovat slo?ením a strukturou.

Elektronická součástka, její? funkční částí je polovodič, se obecně nazývá polovodičová součástka. V současné době existuje nesmírné mno?ství druhů a typů polovodičových součástek, od jednoduchých a? k nejslo?itěj?ím ? integrovaným obvodům. Z hlediska provozních vlastností mají polovodičové součástky tyto výhody: ~ mají malé rozměry a malou hmotnost; umo?ňují integraci elektrických obvodů (tj. umístění velkého mno?ství obvodových prvků do jednoho pouzdra), a tím miniaturizaci zařízení,
~ mají malou spotřebu energie, jejich provoz je hospodárný,
~ jsou pou?itelné v ?irokém rozsahu frekvencí (v závislosti na principu a konstrukci),
~ lze vyrobit součástky pro přímou přeměnu energie (např. slunečního zaření, energie magnetického pole),
~ během provozu pracují spolehlivě, mají velkou ?ivotnost,
~ při výrobě polovodičových součástek nedochází k zneči?tění ?ivotního prostředí.
Podle chemického slo?ení rozli?ujeme polovodivé prvky (Ge, Si, Se) a polovodivé sloučeniny (dvouslo?kové ? binární, např. GaAs a trojslo?kové ? ternární).
Podle struktury dělíme polovodiče na krystalické (Ge, Si) a amorfní (oxidy, sulfidy, atd). V praxi mají největ?í význam krystalické polovodiče, přesněji řečeno jejich monokrystaly.

Vodivost polovodičů
(vodivost polovodičů se dělí na vlastní a nevlastní)
1) Vlastní polovodiče ? Valenční pás u tohoto polovodiče je plně obsazený, ve vodivostním pásu při teplotě blízké 0 K nejsou elektrony. Zvý?íme-li teplotu tohoto polovodiče dojde k ecitaci (vybuzení) ? elektrony přejdou do vy??ích energetických hladin. Elektrony na nejvy??í energetické hladině valenčního pásu (W2) některých atomů získají takovou energii, ?e mohou překonat zakázaný pás a dostat se do vodivostního pásu. Tyto elektrony způsobují elektronovou vodivost neboli vodivost N.
Tím, ?e elektron opustil elektronovou hladinu W2, zůstane na této hladině místo bez elektronu, které se projevuje jako místo s kladným nábojem. Toto místo se nazývá díra. Působením elektrického pole, teploty apod. mů?e do díry přeskočit elektron, co? se projeví stejně, jako by se díra přemístila do polohy, kterou původně zaujímal přeskakující elektron. Postupným přeskakováním elektronů se tedy díra posouvá polovodičem. Tak vzniká děrová vodivost neboli vodivost P.
Polovodič, který je dokonale čistý a má stejný počet elektronů i děr, se nazývá vlastní polovodič.

2) Nevlastní polovodiče ? Vlastnosti polovodiče do značné míry závisejí na čistotě, proto se sna?íme vyrobit polovodič co nejčist?í. Nevlastní polovodič je mírně zneči?těn příměsemi. Typickými krystalickými polovodiči jsou germanium a křemík. Oba prvky vytvářejí kovalentní krystaly se čtyřmi vazebnými elektrony.
Jestli?e přidáme ke křemíku jako příměs některý pětimocný prvek, např. antimon Sb , nahradí atomy antimonu některé atomy křemíku v mří?ce. Čtyři z pěti jeho valenčních elektronů nahradí vazbu valenčních elektronů atomu křemíku, pátý valenční elektron zůstane jen slabě vázaný, nebo? se nezúčastní kovalentní vazby. Působí-li na krystal stejnosměrné elektrické pole, pohybují se tyto elektrony ke kladnému pólu ? způsobují elekronovou vodivost. Takto získaný polovodič se nazývá polovodič N, a proto?e je jeho vodivost způsobena příměsí, jde o polovodič nevlastní.
Atom pětimocného (antimon) prvku tu plní funkci dodavatele elektronů. Proto se tato příměs nazývá donor (z latinského dono = darovat). V pásovém schématu odpovídá donorům energetická hodnota, která se nachází uvnitř zakázaného pásu těsně pod vodivostním pásem. Nazýváme ji hladina donorů. Vzhledem k tomu, ?e ?ířka zakázaného pásu mezi hladinou donorů a vodivostním pásem je malá, stačí jen malá energie k tomu, aby se přebytečné valenční elektrony donorů staly vodivostními. Tyto elektrony se ji? při normální teplotě nacházejí ve vodivostním pásu. Jestli?e ke křemíku přidáme příměs trojmocného prvku, např. india (In) nahradí atomy india některé atomy křemíku v krystalové mří?ce. Ve vazbě v?ak bude chybět jeden elektron. Toto místo má charakter kladného náboje. Takové místo se nazývá díra. Po vlo?ení krystalu do stejnosměrného elektrického pole přeskočí vazebný elektron nejbli??ího atomu na místo díry, tím vznikne dal?í díra na místě, kde se původně nacházel tento elektron, tento děj se stále opakuje, tak?e v celkovém pohledu se jeví jako pohyb díry směrem k zápornému pólu ? díry tedy způsobují děrovou vodivost.Takový polovodič se nazývá polovodič P.
Atom trojmocného prvku (indium) přijímá do své chybějící vazby elektron z vlastního polovodiče. Proto tato příměs dostala název akceptor (z latinského accepto = přijímat). V pásovém schématu odpovídá akceptorům energetická hladina v zakázaném pásu v blízkosti valenčního pásu. K přemístění elektronu z nejvy??í hladiny valenčního pásu je zapotřebí jen malá enrgie. Tímto přemístěním vznikne díra na hladině, na ní? se původně nacházel valenční elektron. Náboje v polovodičích tedy přená?ejí pouze pohyblivé nosiče náboje ? elektrony a díry. Nevlastní polovodič obsahuje v?dy oba typy nosičů náboje. Ty nosiče, jejich? koncentrace v polovodiči převa?uje, se nazývají vět?inové neboli majoritní (z latinského maior = vět?í). Ty, které jsou v polovodiči v men?ině, se označují názvem men?inové neboli minoritní (z latinského minor = men?í). Výslednou vodivost polovodičů určují majoritní nosiče. V polovodiči N jsou tedy majoritní nosiče elektrony a minoritní díry, v polovodiči P je tomu naopak.
Elektrické vlastnosti polovodičů jsou dány předev?ím nosiči elektrického náboje. Nosiče elektrického náboje charakterizuje jejich pohyblivost, efektivní hmotnost, difúzní konstanta, koncentrace a doba ?ivota.

Publikováno: 23.02.2003 v rubrice Elektromagnetismus
Autor: Martin Zikmund
Čtenářů: 38654
Zdroj: Róbert Lelko < robertlelko@zoznam.sk >