Orbis pictus21. století

Tato prezentace byla vytvořenav rámci projektu

Vodivost polovodičů IIVodivost polovodičů II

OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-019OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-019

P – N přechodP – N přechod

Přechod P-NPřechod P-N je oblast na rozhraní příměsového polovodiče je oblast na rozhraní příměsového polovodiče typu typu PP a polovodiče typu a polovodiče typu NN. .

Přechod P-N se chová jako Přechod P-N se chová jako hradlohradlo, tzn. propouští elektrický , tzn. propouští elektrický proud pouze jedním směrem.proud pouze jedním směrem.

Přechod P-N se vytváří difuzí materiálu typu P do materiálu Přechod P-N se vytváří difuzí materiálu typu P do materiálu typu N za teploty okolo 600 °C. typu N za teploty okolo 600 °C.

Materiál typu P potom pronikne rovnoměrně do materiálu typu Materiál typu P potom pronikne rovnoměrně do materiálu typu N. N.

P – N přechodP – N přechod

Přechod P-N může být připojen v Přechod P-N může být připojen v závěrnémzávěrném, nebo , nebo propustném propustném směrusměru, proto propouští proud jedním směrem, jako výše , proto propouští proud jedním směrem, jako výše zmíněné hradlo.zmíněné hradlo.

Vlastností přechodu P-N se používá v polovodičových Vlastností přechodu P-N se používá v polovodičových součástkách - diodě, tranzistoru, fotodiodě a dalších.součástkách - diodě, tranzistoru, fotodiodě a dalších.

P – N přechodP – N přechod

V příměsovém polovodiči typu N je přebytek volných V příměsovém polovodiči typu N je přebytek volných elektronů, v polovodiči typu P je přebytek kladných děr. elektronů, v polovodiči typu P je přebytek kladných děr.

Při spojení těchto polovodičů zaniknou rekombinací elektronu Při spojení těchto polovodičů zaniknou rekombinací elektronu s kladnou dírou na rozhraní volné nosiče nábojů v oblasti s kladnou dírou na rozhraní volné nosiče nábojů v oblasti určité šířky. určité šířky.

Tato oblast se nazývá Tato oblast se nazývá depletiční (vyprázdněná)depletiční (vyprázdněná) oblast. oblast. Zbylé nepohyblivé ionty zapříčiní vznik elektrického pole na Zbylé nepohyblivé ionty zapříčiní vznik elektrického pole na

přechodu PN. přechodu PN. Směr elektrického pole je přitom takový, že brání zbylým Směr elektrického pole je přitom takový, že brání zbylým

volným nosičům nábojů pronikat přes rozhraní.volným nosičům nábojů pronikat přes rozhraní.

P – N přechodP – N přechod

Pokud dojde ke „kontaktu“ polovodiče typu P a typu N, Pokud dojde ke „kontaktu“ polovodiče typu P a typu N, elektrony a díry začnou difundovat z míst, kde mají vyšší elektrony a díry začnou difundovat z míst, kde mají vyšší energii do míst s nižší energií (elektrony difundují z N do P, energii do míst s nižší energií (elektrony difundují z N do P, díry z P do N). díry z P do N).

Tím se polovodič P nabíjí záporně, zatímco polovodič N Tím se polovodič P nabíjí záporně, zatímco polovodič N kladně. Tak vzniká napětí, které se ustálí na hodnotě kladně. Tak vzniká napětí, které se ustálí na hodnotě UUdd

((difúzní napětídifúzní napětí).). Jeho hodnota je tím vyšší, čím vyšší je difúze majoritních Jeho hodnota je tím vyšší, čím vyšší je difúze majoritních

nosičů a je dáno poměrem koncentrací majoritních a nosičů a je dáno poměrem koncentrací majoritních a minoritních nosičů na odpovídající hranici OPN(oblasti minoritních nosičů na odpovídající hranici OPN(oblasti prostorového náboje). Je teplotně závislé (s teplotou roste).prostorového náboje). Je teplotně závislé (s teplotou roste).

P – N přechodP – N přechod

Obr. 1 Propustně polarizovaný P – N přechod

P – N přechodP – N přechod

Jestliže se Jestliže se kladný pólkladný pól zdroje připojí k polovodiči zdroje připojí k polovodiči typu Ptypu P a a záporný pólzáporný pól k polovodiči k polovodiči typu Ntypu N, dojde k , dojde k zeslabenízeslabení elektrického pole na přechodu P-N (pokud je přiložené napětí elektrického pole na přechodu P-N (pokud je přiložené napětí menší než difúzní napětí), případně k jeho úplnému zrušení menší než difúzní napětí), případně k jeho úplnému zrušení (pokud je přiložené napětí větší než difúzní napětí), takže (pokud je přiložené napětí větší než difúzní napětí), takže nosiče nábojů mohou přes rozhraní (hradlovou vrstvu - nosiče nábojů mohou přes rozhraní (hradlovou vrstvu - vyprázdněná oblast, ve které nejsou žádní nositelé náboje a vyprázdněná oblast, ve které nejsou žádní nositelé náboje a jejíž tloušťka se pohybuje od asi 10-6m až do 5*10-6m) volně jejíž tloušťka se pohybuje od asi 10-6m až do 5*10-6m) volně procházet. procházet.

Přechod P-N Přechod P-N propouští propouští elektrický proud.elektrický proud.

P – N přechodP – N přechod

Obr. 2 Závěrně polarizovaný P – N přechod

P – N přechodP – N přechod

Jestliže se Jestliže se kladný pólkladný pól zdroje připojí k polovodiči zdroje připojí k polovodiči typu Ntypu N a a záporný pólzáporný pól k polovodiči k polovodiči typu Ptypu P, dojde k rozšíření , dojde k rozšíření vyprázdněné oblasti a vyprázdněné oblasti a zesílenízesílení elektrického pole na přechodu elektrického pole na přechodu P-N, takže přechod nosičů nábojů přes rozhraní se ztíží. P-N, takže přechod nosičů nábojů přes rozhraní se ztíží.

Přechod N-P Přechod N-P nepropouští nepropouští elektrický proud. Ve skutečnosti elektrický proud. Ve skutečnosti zde malý proud protéká, ale je silně teplotně závislý. zde malý proud protéká, ale je silně teplotně závislý.

P – N přechodP – N přechod

Napětí zde nemůže být libovolně veliké, protože by mohlo Napětí zde nemůže být libovolně veliké, protože by mohlo dojít ke zničení přechodu, kterým by v určitém okamžiku dojít ke zničení přechodu, kterým by v určitém okamžiku začal protékat velký proud, protože by došlo k překonání začal protékat velký proud, protože by došlo k překonání vazebných sil, které působí na valenční elektrony, protože by vazebných sil, které působí na valenční elektrony, protože by silové účinky elektrického pole byly větší. silové účinky elektrického pole byly větší.

U těchto typů přechodů se využívá ještě jiné vlastnosti a to U těchto typů přechodů se využívá ještě jiné vlastnosti a to kapacity hradlové vrstvy.kapacity hradlové vrstvy.

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost

Ing. Ladislav JančaříkIng. Ladislav Jančařík

LiteraturaLiteratura

J. Kubrycht, R. Musil, L. Voženílek: Elektrotechnika pro 1. J. Kubrycht, R. Musil, L. Voženílek: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980

V. Suchánek: Dioda, tranzistor a tyristor názorně, SNTL Praha V. Suchánek: Dioda, tranzistor a tyristor názorně, SNTL Praha 19831983

http://www.wikipedia.orghttp://www.wikipedia.org