Toto je starší verze dokumentu!


Export page to Open Document format

01 - Princip činnosti polovodičových prvků

  • látky, jejichž elektrické vlastnosti závisejí na vnějších podmínkách (teplota, osvětlení, …)
  •  za normálních podmínek nevedou elektrický proud tak, jako vodiče (nízké teploty ⇒ izolanty)

Vodič je uspořádán v krystalické mřížce tak, že jeho valenční elektrony se pohybují volně a po připojení napětí dochází k jejich pohybu.
x
V případě polovodiče se čas od času uvolní elektron a přesune se jinam.

  • vodivost se dá ovlivnit:
    1. změna vnějších podmínek
      •  zvyšování teploty nebo přísunu fotonů se zvyšuje přesouvání elektronů (v místech uvolněných elektronů vznikají díry ⇒ vlastnost kladného částice)
      • např. Ge, Si ⇒ tzv. vlastní polovodiče ⇒ vzniká vlastní vodivost
        Vlastní polovodiče
    2. změna vnitřních podmínek
      •  přidáním příměsí ⇒ vznikají nevlastní/příměsové polovodičenevlastní vodivost
      1. po přidání prvků 3A skupiny (B, In, Ga, Al):
        •  sníží se počet elektronů a polovodiče pak získávají deficit volných elektronů (nadbytek děr) a stávají se polovodiči typu P.
        • akceptor - příměs atomů, které mají nedostatek valenčních elektronů oproti vlastnímu polovodiči
        • děrová vodivost - jako nositelé elektrického proudu převažují díry
          Vlastní polovodiče
      2. po přidání prvků 5A skupiny (P, As, Sb):
        • se zvýší počet elektronů a vznikají polovodiče typu N
        • donor - příměs atomů, které mají přebytek valenčních elektronů oproti vlastnímu polovodiči
        • elektronová vodivost - jako nositelé elektrického proudu převažují elektrony
          Vlastní polovodiče
  • termistor - polovodičová součástka, která se používá v obvodech k měření a regulaci teploty
  • fotorezistor - polovodičová součástka, která se používá v obvodech k měření a regulaci osvětlení

Přechod PN

Vznikne spojení přechodu N s přechodem P.

npprechod.jpg

Princip: připojením kladného napětí na polovodič typu N a záporného náboje na polovodič typu P dojde k tomu, že díry (+) se začnou přitahovat k zápornému pólu a elektrony (-) ke kladnému pólu, čímž dojde ke zvětšování PN přechodu a proud neprotéká. Při opačném zapojení se díry a elektrony naopak odpuzují od pólů, dojde k zmenšování přechodu a při určitém napětí (0.3 V, 0.6 V; podle prvku) začne protékat proud.

Dioda (Přechod NP)

Voltampérová charakteristika

vachar.jpg

Ur, Ir … propustná napětí, proud (minimální hodnota, při které začne dioda fungovat)

Uf, If, Uf(br)… závěrné napětí, proud, průrazné napětí (proud tekoucí v závěrném směru, zničení diody)

Rozdělení diod

  • detekční, spínací, směšovací (diodové detektory a demodulátory)
  • kapacitní diody (varikapy a varaktory) – dioda má kapacitu, která se mění podle napětí
  • usměrňovací výkonové (usměrňování střídavého proudu)
  • Zenerovy a referenční diody (vytváření konstantního napětí)
  • Schottkyho diody (usměrňování vyšších frekvencí – menší doba změny přechodu)
  • luminiscenční (LED)
  • fotodiody (detektory)

Bipolární tranzistor

Součástka obsahující dva PN přechody, vznikají tak dva typy, NPN a PNP.

bip.jpg

Princip: Základní zapojení tranzistoru (NPN) je kladný pól na B a E, záporný na C. Bez připojené báze se tranzistor chová jako obyčejný odpor. Po připojení malého kladného napětí na B se začne od určité hodnoty otevírat a protéká proud. Dále při zvyšování napětí se zvyšuje i proud. Jinými slovy, pokud je přechod EB zapojen v propustném směru, proud teče i do C a čím větší je proud přes EB (zmenšování přechodu), tím více proud je propuštěné dále do kolektoru.

Tranzistorový jev: malému proudu přes přechod EB odpovídá velký proud EC

Unipolární tranzistor

Nemá dva polovodičové přechody, při řízení činnosti využívá nosiče náboje pouze jednoho druhu. Není potřeba vstupní proud, ovládání je na základě elektrického pole. (Field effect tranzistors - FET)

fet.jpg

Spínací režimy

  • rozpojeno (proud neteče)
  • sepnuto (proud teče)

Pracovní bod tranzistoru – takový bod, ve kterém tranzistor pracuje řádně.

vachartransistor.jpg

Realizace logických členů NAND a NOR v technologii CMOS

NOR

Pokud jsou oba vstupy v logické nule, oba tranzistory s P kanálem (šipka ven u báze) budou otevřené. To způsobí připojení napájecího napětí na výstup. Oba tranzistory s N kanálem (šipka dovnitř u báze) budou uzavřené takže výstup není připojen na zem. Pokud je jeden vstup v logické nule, tak se rozepne jeden z P tranzistorů a tím odpojí výstup od napájecího napětí. Zároveň se otevře jeden z N tranzistorů a uzemní výstup.

nor.jpg

A B Y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

NAND

Pokud bude alespoň jeden vstup v logické nule, tak bude jeden z P tranzistorů otevřen a přivede na výstup napájecí napětí. Zároveň bude jeden z N tranzistorů uzavřen a tím se zamezí uzemnění výstupu. Pokud budou oba vstupy v logické jedničce, tak oba P tranzistory budou uzavřené, což způsobí odpojení napájecího napětí od výstupu. Zároveň budou otevřeny oba N tranzistory, čímž se výstup uzemní.

nand.jpg

A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Potvrzení

1
Celé jménoOK!!!

Diskuze

Jirka Hynekgeorge, 2011/03/21 22:12

Tak jsem tam dopsal věci, které mi přišly, že by tam ještě určitě měly být (použil jsem Odmaturuj z fyziky 8-) ). Našel jsem tam ještě dokonce i nějaký chyby a u jedné jsem si nebyl jistý - u bipolárního tranzistoru ⇒ jsem to tam zvýraznil. - vyřešeno, za mě je to OK

Fituska Userfituska, 2012/01/28 12:59

Podľa mňa je chyba pri grafe voltampérovej characteristiky konkrétne pri vysvetlení tej legendy predsa Uf (forward) - priepustné napätie, proste je to naopak podľa mňa.

Tomáš Bambasconyx, 2012/05/12 11:46

potvrzuji, chyba Uf/Ur opravena, pridal jsem schudnejsi obrazky NAND a NOR CMOS

Honzatest94.113.104.116, 2015/05/24 14:26

Pozor, věta „základní zapojení tranzistoru (NPN) je kladný pól na B (báze) a E (emitor), záporný na C (kolektor)“ je blbost. Správně to má být + na B a C, - na E.

xtest147.229.216.166, 2017/05/24 11:47

nema to byt skor kladny na B a zaporne na E a C?

Vložte svůj komentář
 
temata/01-polovodice/main.1300739612.txt.gz · Poslední úprava: 2011/03/21 21:33 autor: george
Recent changes RSS feed Debian Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki