1 / 25

POLOVODIČE

24. listopadu 2012 VY_32_INOVACE_170209_Polovodice_DUM . POLOVODIČE. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

norm
Télécharger la présentation

POLOVODIČE

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. 24. listopadu 2012VY_32_INOVACE_170209_Polovodice_DUM POLOVODIČE Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

  2. 1. Polovodiče 2. Vodivost polovodičů 3. Dioda 4. Tranzistor 5. Použití polovodičových součástek

  3. Polovodiče • první polovodiče byly vyrobeny až po 2. světové válce • dnes jsou součástí mnoha elektronických zařízení • mají měrný odpor ρ = 10-6 – 10-4Ωm • vedou elektrický proud hůře než kovy • Nejdůležitějšími polovodiči jsou pevné látky: křemík, germanium, selen, telur, uhlík, sulfid kademnatý a arsenid galia… Obr. 1 dále

  4. Polovodiče • jejich odpor s rostoucí teplotou klesá (u kovů je tomu právě naopak) • při vyšší teplotě vedou lépe elektrický proud • Termistor • využívá teplotní závislosti odporu • u polovodičů je tato závislost označována jako NTC (negativní teplotní koeficient) • použití: teplotní čidlo (k měření teploty), • součást žhavících obvodů elektronkových • zařízení (hudební zesilovače) Obr. 2 dále

  5. Polovodiče • Fotorezistor: • dříve označován jako fotoodpor • elektrický odpor se snižuje s intenzitou dopadajícího světla a současně se zvyšuje elektrická vodivost • použití: měření neelektrických veličin ve fotoaparátech (měření intenzity světla), součást požárních hlásičů, v regulační technice Obr. 3 dále

  6. Polovodiče • Tenzometr • součástka reagující na změnu tlaku • Použití: k měření neelektrických veličin, jako čidlo pro diagnostiku poruch, pro zjišťování a analýzu stavu konstrukčních prvků Obr. 4 zpět na obsah další kapitola

  7. Vodivost polovodičů • Elektronová vodivost – typ N (negativní) • zvýšením teploty se uvolní elektron z vazby • přidáním příměsi například fosforu (5 valenčních elektronů) do krystalu křemíku (4 valenční elektrony) zvýšíme počet volných elektronů a podpoříme elektronovou vodivost • příměsi z páté skupiny PSP způsobí přebytek elektronů ve vazbě dále

  8. Vodivost polovodičů • Děrová vodivost – typ P (pozitivní) • na pozici chybějícího elektronu vznikne prázdné místo – díra, která se chová jako kladná částice • přidáním příměsi, např. india (3 valenční elektrony) do krystalu křemíku zvýšíme počet děr a podpoříme děrovou vodivost • příměsi z třetí skupiny PSP způsobí nedostatek elektronů ve vazbě dále

  9. Vodivost polovodičů • Vlastní polovodiče • čisté polovodiče bez příměsí • používá se monokrystalický křemík • elektrony můžeme excitovat teplem, • světlem nebo silným elektrickým polem Obr. 5 dále

  10. Vodivost polovodičů • Příměsové polovodiče • polovodiče obsahující atomy jiného prvku • hustota volných nositelů náboje je při nízkých hodnotách konstantní • při zvyšování teploty se uplatňuje i vodivost vlastní, což bývá u polovodičových součástek nežádoucí, a proto je musíme chladit zpět na obsah další kapitola

  11. Dioda • elektronická součástka se dvěma elektrodami • založena na vlastnostech přechodu PN • Přechod PN • hustota děr a elektronů je v obou částech polovodiče různá, takže vzniká difúze volných elektronů z N do P a děr z P do N • na rozhraní se tvoří dvojvrstva s ionty opačné polarity • po připojení do elektrického obvodu v propustném směru (+ na polovodič P, - na polovodič N) prochází proud PN dále

  12. Dioda • po zapojení v závěrném směru (opačně) proud neprochází PN dále

  13. Dioda • Použití diod: • Fotodioda • dopadající světlo nebo jiné záření způsobí v oblasti přechodu PN vytvoření dvojice elektron – díra a podle zapojení buď dojde ke zvýšení vodivosti, nebo ke zvýšení napětí na přechodu • mění energii světelnou na elektrickou • použití: světelné čidlo Obr. 6 dále

  14. Dioda • 2. Sluneční článek – fotovoltaický • velkoplošná polovodičová součástka • křemíkové články mají účinnost 20 – 30% • spojují se do slunečních baterií • mění světelnou energii na energii • elektrickou • použití: výroba elektrického proudu • (solární elektrárna) Obr. 7 dále

  15. Dioda • 3. Elektroluminiscenční dioda – LED (LightEmittingDiode) • prochází-li přechodem proud v propustném směru, přechod vyzařuje světlo s úzkým spektrem • tento jev je způsoben elektroluminiscencí • pásmo spektra diody závisí na chemickém složení použitého polovodiče • výhody LE Diod • mají 10x větší účinnost než žárovky a 2x větší účinnost než zářivky • vyzařují světlo určité vlnové délky bez použití filtrů • jsou odolné vůči nárazům • mají dlouhou životnost (minimálně 10x delší než zářivky a 100x delší než žárovky) • neobsahují rtuť dále

  16. Dioda • nevýhody LE Diod • vyšší pořizovací náklady • potřebujeme jich větší množství, protože svítí slaběji • musí být zapojeny podle polarity • Použití: svítidla, kontrolky Obr. 8 Obr. 9 dále

  17. Dioda • 4. Laserová dioda • na přechodu PN dochází k přeměně elektrické energie na světelnou • vznikající světlo má vlastnosti laseru (užší spektrum, koherentní) • použití: v cd/ dvd /blu-ray přehrávačích, • měření vzdáleností, laserové • ukazovátko Obr. 10 zpět na obsah další kapitola

  18. Tranzistor • polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN • je základem všech integrovaných obvodů (procesorů, pamětí) • je založena na tranzistorovém jevu (malé změny proudu nebo napětí ve vstupním obvodu mohou vyvolat mnohem větší změny napětí ve výstupním obvodu • dělí se na bipolární a unipolární • bipolární mají tři elektrody (kolektor, báze, emitor) a podle uspořádání se dělí na NPN nebo PNP zpět na obsah další kapitola

  19. Použití polovodičových součástek • Vrstvené integrované obvody - čipy • v jednom pouzdře je zabudováno velké množství vodičů, odporů, kondenzátorů, diod a tranzistorů (zk. IO) • Tyristory • regulace příkonu elektromotorů, např. tramvají, trolejbusů • spínají obvody s velkými proudy, mají minimální ztráty energie Obr. 11 dále

  20. Použití polovodičových součástek • Polovodičové paměti • slouží pro ukládání dat • využívají tranzistory řízené elektrickým polem • paměti RAM v počítači (musí být stále napájeny) • Zobrazovací technologie • displeje LCD, LED, OLED Obr. 12 Obr. 13 zpět na obsah konec

  21. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

  22. CITACE ZDROJŮ Obr. 1 STAHLKOCHER. Soubor:MonokristalinesSiliziumfürdie Waferherstellung.jpg: WikimediaCommons [online]. 7 Ocotber 2004 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Monokristalines_Silizium_f%C3%BCr_die_Waferherstellung.jpg Obr. 2 HELLWIG, Ansgar. File:NTC bead.jpg: WikimediaCommons [online]. 27 July 2005 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/NTC_bead.jpg Obr. 3 BEMOEIAL1. File:LDR.jpg: WikimediaCommons [online]. 22 January 2006 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/LDR.jpg Obr. 4 ZARCO. Soubor:Drátkový tenzometr.JPG: WikimediaCommons [online]. 13 February 2008 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Dr%C3%A1tkov%C3%BD_tenzometr.JPG Obr. 5 SAPERAUD. Soubor:Germanium.jpg: WikimediaCommons [online]. 14 September 2005 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Germanium.jpg

  23. CITACE ZDROJŮ Obr. 6 ULFBASTEL. Soubor:Fotodio.jpg: WikimediaCommons [online]. 28 December 2005 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Fotodio.jpg Obr. 7 SZAJCI. File:SolarPowerPlantSerpa.jpg: WikimediaCommons [online]. 4 December 2007 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/SolarPowerPlantSerpa.jpg?uselang=cs Obr. 8 PICCOLONAMEK. File:RBG-LED.jpg: WikimediaCommons [online]. 13 August 2005 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/RBG-LED.jpg Obr. 9 WIKIPIMPI. File:A6 avant c6 led.jpg: WikimediaCommons [online]. 9 January 2008 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b0/A6_avant_c6_led.jpg Obr. 10 DEGLR6328. File:Laser diode array.jpg: WikimediaCommons [online]. 7 July 2007 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/Laser_diode_array.jpg Obr. 11 STANMAR. File:Chip.jpg: WikimediaCommons [online]. 13 April 2006 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Chip.jpg

  24. CITACE ZDROJŮ Obr. 12 ŠEVELA, Pavel. File:Two RAMs (3).jpg: WikimediaCommons [online]. 22 August 2011 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/Two_RAMs_%283%29.jpg?uselang=cs Obr. 13 WADE, Matt H. File:Times Square 1-2.JPG: WikimediaCommons [online]. 16 October 2009 [cit. 2012-11-24]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Times_Square_1-2.JPG Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

  25. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová

More Related