Model energetyczny pojedynczego atomu. Model energetyczny ciała stałego. Półprzewodniki
|
|
- Alojzy Sobolewski
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Model energetyczny pojedynczego atomu Półprzewodniki Pojedynczy atom może znajdować się w jednym z wielu stanów o różnych energiach, gdyż elektrony znajdujące się w przestrzeni wokół jądra atomowego zajmują określone poziomy energetyczne. Położenie elektronu na danym poziomie określa się za pomocą liczb kwantowych. Gdy elektrony są w konfiguracji odpowiadającej najniższej energii, cały atom jest w stanie o najniższej energii, zwanym stanem podstawowym. Elektrony zajmują wszystkie najniższe poziomy, zgodnie z tzw. zakazem Pauliego. Na rysunku 4.1 przedstawiono jednowymiarowy model energetyczny pojedynczego atomu. Niebieskie kreski poziome odpowiadają dozwolonym poziomom energii (w modelu Bohra kreski te odpowiadają całkowitym energiom elektronów znajdujących się na tzw. orbitach dozwolonych). Przedziały energii, których elektrony nie mogą posiadać, oddzielające od siebie dozwolone poziomy energetyczne, nazywamy pasmami zabronionymi. Model energetyczny ciała stałego W ciele stałym elektrony są ułożone w sieci krystalicznej tak blisko siebie, że ich oddziaływanie powoduje przesunięcia i rozszczepianie poziomów energetycznych. Przeanalizujmy dokładniej zjawisko rozszczepiania się poziomów dozwolonych dwóch atomów w procesie krystalizacji. Jeśli przechodzenie materii do stałego stanu skupienia wiąże się z tworzeniem sieci krystalicznej, wówczas odległości pomiędzy atomami zwykle maleją (k 2 < kj. Przy ich zbliżaniu ku sobie dozwolone poziomy energetyczne rozsuwają się nieznacznie wzdłuż osi energii (rys. 4.2). Po uformowaniu sieci krystalicznej odległość pomiędzy atomami jest na tyle mała, że stykające się poziomy energetyczne atomów tworzą jeden wspólny poziom (rys. 4.3). Gdyby nie nastąpiło wcześniej rozsunięcie dozwolonych poziomów energetycznych atomów, to na utworzonym wspólnym poziomie energetycznym mogłyby się znaleźć dwa elektrony o takim samym komplecie liczb kwantowych, a to oznaczałoby naruszenie zakazu Pauliego, co jest niemożliwe. Stykające się poziomy energetyczne atomów w sieci krystalicznej, znajdujących się w odległości k 0 od siebie, nie tylko rozsuwają się, ale i każdy z nich rozprzestrzenia się na wszystkie pozostałe atomy danego kryształu. W ten sposób każą atom kryształu zyskuje tym więcej poziomów dozwolonych energii, im więcej atomów znajduje się w danym krysztale (rys. 4.4). Poziomy te tworzą w każdym atomie na miejscu pojedynczych poziomów dozwolonych całe pasma dozwolone o znacznej szerokości. Zamiast jednego stanu o najniższej energii mamy teraz pasmo walencyjne (podstawowe) stanów, w których elektrony są zwykle związane z "macierzystymi" atomami. Powyżej tego pasma jest usytuowane pasmo przewodnictwa, w którym mogą znaleźć się elektrony swobodne wyrwane z sieci krystalicznej. Odstęp między tymi pasmami nosi nazwę pasma zabronionego (lub przerwy zabronionej). Ze względu na sposób zapełniania elektronowych pasm energetycznych możemy dokonać podziału ciał stałych na przewodniki, izolatory oraz tzw. półprzewodniki (rys. 4.5). W przypadku przewodnika (np. w metalu) pasma przewodnictwa i walencyjne zachodzą na siebie i nie ma jasnego rozróżnienia między tymi pasmami; pasmo walencyjne nie jest całkowicie wypełnione i dowolnie niska energia pozwala elektronowi przemieszczać się swobodnie. Nie ma przerwy energetycznej, którą trzeba przezwyciężyć dla uwolnienia elektronu, więc 1
2 opór elektryczny przewodnika nie jest duży. W izolatorze niemal puste pasmo przewodnictwa jest oddzielone od wypełnionego pasma walencyjnego znaczną przerwą, w której nie ma poziomów dozwolonych dla elektronów. Tylko niewiele elektronów uzyskuje w ruchu termicznym tak wysoką energię, aby przejść do pasma przewodnictwa. Zatem niewiele elektronów w izolatorze może się swobodnie poruszać (w temperaturze zera bezwzględnego nie byłoby ich wcale!), więc opór izolatora jest bardzo duży. Wzrost temperatury zwiększa liczbę elektronów w paśmie przewodnictwa, co zmniejsza opór, ale w temperaturze pokojowej jest on nadal bardzo duży. W półprzewodniku szerokość pasma zabronionego jest mniejsza niż w izolatorze, co umożliwia elektronom o większej energii kinetycznej przejście z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa. Opór półprzewodnika jest zatem znacznie mniejszy od oporu izolatora. Półprzewodniki samoistne Półprzewodniki tworzą zwartą grupę pierwiastków przedstawioną na rysunk. 4.6 w ciemniejszych polach tabeli, stanowiącej część układu okresowego pierwiastków. Do tej grupy należą także tlenki, siarczki, tellurki i selenki wielu metali. W temperaturze bliskiej zera bezwzględnego wszystkie elektrony v, krysztale są związane z atomami. Aby elektron mógł przedostać się z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, musi uzyskać tzw. energię aktywacji, która wynosi tyle, co wyrażona w elektronowoltach szerokość pasma wzbronionego. Samoistny półprz ewodnik, taki jak np. krzem, ma energię aktywacji równą około 1,1 ev. Jednak w temperaturze pokojowej (ok. 300 K) średnia energia ruchu termicznego to tylko 0,026 ev, więc nadal tylko nieliczne elektrony o wyjątkowo wysokiej energii mogą przeskoczyć" przerwę zabronioną i dlatego pasmo przewodnictwa w krzemie jest prawie puste. Półprzewodnik zachowuje się wtedy jak izolator. W wyższych temperaturach liczba elektronów w paśmie przewodnictwa rośnie, więc opór półprzewodnika maleje. Najszersze zastosowanie w produkcji przyrządów półprzewodnikowych znalazł krzem, między innymi ze względu na jego powszechne występowanie. Sieć krystaliczna krzemu jest tak zbudowana, że każdy atom, mając cztery elektrony walen-cyjne, ma równocześnie czterech sąsiadów rozmieszczonych w wierzchołkach czworościanu foremnego (rys. 4.7 a), z którymi jest powiązany za pomocą par elektronów wspólnych dla sąsiadujących atomów, tworzących tzw. wiązania kowalencyjne. Taki czworościan z charakterystycznym układem atomów tworzy tzw. komórkę elementarną. Zbiór komórek elementarnych, ułożonych względem siebie równolegle i ściśle wypełniających przestrzeń, buduje trójwymiarową sieć krzemu. Na rysunku 4.37 b przedstawiono rzut prostokątny sieci przestrzennej na płaszczyznę kartki. W dalszej części podręcznika będziemy się posługiwali takim płaskim schematem sieci krystalicznej. Półprzewodniki domieszkowe (niesamoistne) W omawianych półprzewodnikach samoistnych zakładaliśmy istnienie doskonałej regularnej struktury. W rzeczywistości w sieci krystalicznej mogą występować różne defekty w postaci tzw. atomów międzywęzłowych, braku atomów w poszczególnych węzłach sieci, czyli luk, oraz domieszek, które stanowią atomy innego pierwiastka zastępujące atomy pierwiastka podstawowego w węzłach sieci. Nieregularności w sieci krystalicznej półprzewodnika, wynikające z niedoskonałości procesu technologicznego noszą nazwę zanieczyszczeń, natomiast te, które wprowadza się celowo, nazywamy domieszkami. Okazuje się, że domieszki atomów obcej substancji zmieniają dramatycznie własności elektryczne półprzewodników i to właśnie zjawisko zostało wykorzystane przez współczesną elektronikę. Jeśli do fazy ciekłej danej substancji wprowadzimy domieszkę atomów innej substancji, to w procesie krystalizacji obce atomy mogą zajmować miejsca w węzłach sieci krystalicznej w podobny sposób, jak atomy macierzyste. Kryształy półprzewodnikowe zawierające w 2
3 poszczególnych węzłach sieci wtrącone obce atomy nazywają się półprzewodnikami domieszkowanymi. Kiedy w takim krysztale umieścimy atom z pięcioma elektronami walencyjnymi (atomy należący do V grupy układu okresowego, np. arsen), piąty elektron nie weźmie udziału w wiązaniu kowalencyjnym i będzie słabo związany z jądrem, dlatego potrzeba niewielkiej energii do zerwania tego wiązania (rys. 4.8). Taki elektron znajduje się w stanie o energii tuż poniżej pasma przewodnictwa, na które może łatwo wskoczyć", jeśli uzyska dość energii termicznej (rys. 4.9). Tak więc ten nadmiarowy" elektron może swobodnie poruszać się w krysztale. Skoro elektrony mają ujemny ładunek, więc taki półprzewodnik nazywamy półprzewodnikiem typują (od pierwszej litery angielskiego słowa negative- ujemny), a atom domieszki zaopatrujący sieć krystaliczną w elektron swobodny nazywa się donorem (z łac. donare-dawać, dostarczać). Jeżeli krzem domieszkujemy atomami o trzech elektronach walencyjnych (atomy należące do III grupy układu okresowego, np. ind), wtedy jedno z wiązań atomu domieszkowego z sąsiadującym atomem sieci będzie niepełne, pojawi się brak jednego elektronu, czyli tzw. dziura w rozkładzie ujemnie naładowanych elektronów (rys. 4.10). Elektron walencyjny z sąsiedniego atomu krzemu może wypełnić tę dziurę, tworząc jon ujemny indu, ale wtedy zostawi nową dziurę w miejscu, gdzie się pierwotnie znajdował. Dziura może się więc poruszać podobnie jak elektron, a skoro odpowiada brakowi ujemnie naładowanego elektronu, zachowuje się jak nośnik dodatniego ładunku. Zakłócenie sieci krystalicznej krzemu atomami się pierwotnie znajdował. Dziura może się więc poruszać podobnie jak elektron, a skoro odpowiada brakowi ujemnie naładowanego elektronu, zachowuje się jak nośnik dodatniego ładunku. Zakłócenie sieci krystalicznej krzemu atomami domieszkowymi z III grupy powoduje powstanie w jego paśmie zabronionym lokalnych poziomów energetycznych, położonych zaledwie o kilka setnych części elektrono-wolta powyżej pasma podstawowego (rys. 4.11). Swobodne elektrony mogą przeskakiwać na te poziomy, pozostawiając w paśmie walencyjnym dziury. Pod wpływem pola elektrycznego elektrony te mogą poruszać się ruchem uporządkowanym, co jest równoznaczne z ruchem dziur w przeciwną stronę. Taki półprzewodnik nazywamy półprzewodnikiem typu p (od angielskiego słowa positive - dodatni), a atom domieszki zaopatrujący sieć krystaliczną w dziury przez wychwycenie elektronów nazywa się akceptorem (z łac. accipere - brać, przyjmować). Złącze p-n, dioda półprzewodnikowa Diodę stanowią dwa półprzewodniki, jeden typu n, drugi typu p, zetknięte ze sobą. Układ taki nazywamy złączem p-n. Rysunek 4.12 pokazuje symbol diody półprzewodnikowej. Na rysunku 4.13 mamy przedstawiony w przekroju fragment kryształu, którego jedna część wykazuje przewodnictwo dziurowe (typ p), a druga - elektronowe (typ n). Przed zetknięciem każdy z obszarów jest elektrycznie obojętny, ponieważ w półprzewodniku typu p ładunek dziur jest skompensowany przez ładunek ujemnych jonów akceptora, a w półprzewodniku typu n ładunek swobodnych elektronów jest skompensowany przez ładunek dodatnich jonów donora. Po zetknięciu, w pobliżu styku takich dwóch obszarów występuje duża różnica w koncentracji swobodnych elektronów po obu stronach złącza. Skoro struktura kryształu jest ciągła, przez granicę zetknięcia obu obszarów elektrony mogą przechodzić z półprzewodnika typu n do półprzewodnika typu p, dzięki zjawisku dyfuzji. Z kryształu typu p do kryształu typu n przechodzą dziury. Elektrony (po przejściu) rekombinują z dziurami, a dziury (po przejściu) z elektronami; rekombinacja ta zachodzi w cienkiej warstwie blisko granicy zetknięcia. Ładunek jonów dodatnich i ujemnych po obu stronach granicy nie jest teraz skompensowany ładunkiem nośników przeciwnego znaku. Zatem ładunki dodatnie i ujemne w złączu to ładunki jonów donora i akceptora. W wyniku tego powstaje tzw. 3
4 warstwa zaporowa o bardzo dużym oporze, bo w jej obszarze nie ma prawie nośników ładunku; obszar typu p ma niższy potencjał elektryczny od obszaru typu n. Powstała różnica potencjałów nosi nazwę bariery potencjału, gdyż zapobiega dalszemu przenoszeniu elektronów (rys. 4.14). Dla typowych złączy krzemowych szerokość warstwy zaporowej waha się granicach od 0,l/<m aż do O.S/im, a bariera potencjału może mieć w temperaturze pokojowej wartość od 0,1V do 0,3V i zmniejsza się przy wzroście temperatury o ok. 2,3 mv/k Na rysunku 4.15 pokazano dwa sposoby podłączenia diody do obwodu elektrycznego. Jeśli do złącza przyłożymy zewnętrzne napięcie tak, że dodatni biegun źródła napięcia połączony jest z obszarem p, a ujemny z obszarem n, to zmniejszymy wewnętrzną różnicę potencjałów i w efekcie elektrony przyciągane przez biegun dodatni źródła będą przeskakiwać" barierę potencjału z n do p (zauważ, że dziury będą dążyć w kierunku przeciwnym z p do n). Przeskakujące nośniki ładunku rekombinują z nośnikami przeciwnego rodzaju, tzn. elektrony wypełniają dziury w półprzewodniku p, natomiast dziury w półprzewodniku n są zapełniane przez elektrony. Wskutek tego przez złącze popłynie prąd, którego nośnikami będą elektrony i dziury poruszające się w kierunkach przeciwnych. Mówimy, że takie napięcie polaryzuje diodę w kierunku przewodzenia. Jeśli diodę podłączymy do obwodu odwrotnie, tzn. obszar p połączymy z ujemnym biegunem źródła, a obszar n z dodatnim, to elektrony i dziury będą odciągane od złącza. Wskutek tego warstwa zaporowa poszerzy się; jej opór elektryczny wzrośnie. Prąd płynący przez złącze jest w tym przypadku bardzo słaby. Mówimy, że takie napięcie polaryzuje diodę w kierunku zaporowym. Omówione zjawiska można zilustrować wykresem przedstawiającym zależność natężenia prądu płynącego przez złącze p-n od przyłożonego do tego złącza napięcia zewnętrznego, czyli tzw charakterystykę statyczną diody półprzewodnikowej (rys. 4.16). Część wykresu położona w pierwszej ćwiartce układu współrzędnych odnosi się do sytuacji, gdy dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, natomiast pozostała część wykresu do sytuacji, gdy dioda jest spolaryzowana w kierunku zaporowym. W drugim przypadku Rys przez złącze płynie słaby prąd, tzw. prąd wsteczny. Przy wzroście napięcia zewnętrznego, polaryzującego diodę w kierunku zaporowym, pojawia się taka jego wartość, przy której na skutek silnego pola elektrycznego gwałtownie wzrasta natężenie prądu płynącego przez złącze i warstwa zaporowa ulega trwałemu uszkodzeniu (zjawisko przebicia). Reasumując można powiedzieć, że dioda półprzewodnikowa funkcjonuje tak, jak zawór jednokierunkowy, tzn. wykazuje bardzo duży opór, jeśli jest spolaryzowana w kierunku zaporowym i znikomy opór, jeśli jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Oczywiście zależność / od U nie jest liniowa - do diody nie stosuje się prawo Ohma. Zastosowania diody półprzewodnikowej Opisane własności diody stanowią ojej zastosowaniach między innymi w tzw. prostownikach, których zadaniem jest prostowanie, czyli proces zamiany prądu przemiennego na stały. Jest to szczególnie istotne w praktyce, gdyż funkcjonowanie ogromnej większości urządzeń elektronicznych wymaga prądu stałego, jeśli więc zasilamy je z sieci prądu przemiennego, konieczne są odpowiednie prostowniki. Najprostszym układem prostowniczym jest tzw. układ jednopołówkowy, w którym stosowana jest tylko jedna dioda (rys. 4.17). Jak pokazano na rysunku, tylko dodatnia część sygnału przechodzi przez diodę i na wyjściu układu otrzymujemy napięcie pulsujące. Gdy do układu podłączymy tylko kondensator (rys. 4.18), to wtedy na wyjściu otrzymamy stałe napięcie, bo układ nie jest obciążony (do wyjścia 4
5 układu nie podłączono żadnego urządzenia) i prąd nie jest pobierany. Po obciążeniu wyjścia układu przez podłączenie jakiegoś urządzenia o oporze ff(rys. 4.19), w przerwach między dodatnimi półokresami napięcia kondensator będzie częściowo rozładowywany. W takim przypadku napięcie wyjściowe ma stały znak, ale nadal zmienną wartość, czyli otrzymujemy tzw. tętnienie, które można jednak zmniejszyć, stosując kondensator o bardzo dużej pojemności elektrycznej. Niestety napięcie wyjściowe silnie zależy od oporu elektrycznego urządzenia podłączonego do wyjścia, co jest istotną wadą tego typu prostowników i dlatego w praktyce stosuje się układy dwu-połówkowe. Schemat takiego prostownika przedstawiono na rysunku Układ zawiera dwie diody i specjalny transformator mający uzwojenie wtórne z przewodem włączonym w połowie uzwojenia wtórnego, tzw. odczepem. Napięcia występujące na końcach uzwojeń są w przeciwnej fazie (fazy przesunięte o 180 ). Oznacza to, że w chwili, gdy na jednej części uzwojenia wtórnego pojawia się połówka sinusoidy dodatnia względem odczepu środkowego, to na drugiej części pojawia się połówka ujemna względem tego odczepu. W czasie trwania pierwszej połowy okresu napięcia wejściowego przewodzi dioda D ± i prąd płynie przez górną część uzwojenia transformatora. W czasie trwania drugiej połowy okresu napięcia wejściowego przewodzi dioda D 2 i prąd płynie przez dolną część uzwojenia wtórnego. Aby je wygładzić", dodaje się kondensator, tak jak w przypadku prostowników jednopołówkowych. Oprócz funkcji prostowniczych diody mogą jeszcze pełnić w obwodach elektronicznych także inne funkcje, takie jak np.: detekcyjna w radioodbiornikach, polegająca na wydzielaniu sygnałów niskiej, akustycznej częstotliwości z sygnałów wysokiej częstotliwości; stabilizacyjna w układach zasilaczy (diody Zenera), polegająca na utrzymaniu stałego napięcia elektrycznego na wyjściu tych urządzeń; strojeniowa w telewizorach i odbiornikach radiowych (diody pojemnościowe, w których złącze p-n zmienia pojemność elektryczną zależnie od napięcia polaryzującego); sterująca w obwodach elektronicznych (tyrystory i triaki - diody wyposażone w dodatkową elektrodę sterującą, tzw. bramkę; przewodzenie prądu przy polaryzacji złącza w kierunku przewodzenia następuje dopiero wtedy, gdy bramka otrzyma odpowiedni impuls elektryczny; triaki przewodzą prąd przy dowolnej polaryzacji i dzięki temu mogą być stosowane w regulatorach prądu przemiennego, np. w domowych ściemniaczach). Ciekawym elementem półprzewodnikowym jest dioda elektroluminescencyjna, tzw.dioda LED, zwana również świecącą (ang. LED - Light Emitting Diodę) zaliczana obecnie do najpopularniejszych elementów optoelektronicznych stosowanych w 5
6 wyświetlaczach budzików cyfrowych oraz w radioodbiornikach, systemach audio i wideo czy komputerach. Na rysunku 4.21 przedstawiono budowę typowej diody świecącej oraz jej symbol graficzny. Jaki jest mechanizm emisji światła? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy wrócić jeszcze raz do teorii pasmowej półprzewodników. Wiesz już, że w przypadku, gdy dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, to nośniki prądu (elektrony i dziury) uzyskują energię elektryczną ze źródła zewnętrznego i są wstrzykiwane" przez złącze p-n, a następnie rekombinują z nośnikami przeciwnego rodzaju. Przeskok elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa wymaga pewnej energii powodującej generację pary elektron-dziura. Jeśli elektron, w procesie odwrotnym, spada w dół z pasma przewodnictwa, aby wypełnić dziurę w paśmie walencyjnym, to energia jest oddawana i w zwykłych złączach p-n powoduje wzrost energii wewnętrznej diody. W diodach LED część tej energii zamienia się w energię świetlną i jest emitowana na zewnątrz złącza w postaci fotonów. Długość fali światła zależy od energii emitowanych fotonów, a ta z kolei zależy od szerokości pasma zabronionego. Większość emitowanych fotonów nie dochodzi do powierzchni diody, gdyż materiał półprzewodnikowy jest nieprzeźroczysty, dlatego obszary n i p powinny być bardzo cienkie, tak by złącze p-n znajdowało się możliwie najbliżej powierzchni diody; w praktyce jeden z półprzewodników tworzących złącze ma grubość zaledwie 1 m. Diody elektroluminescencyjne mogą pracować w sposób ciągły, ale w praktyce najczęściej odbywa się to impulsowo. Jeśli częstotliwość impulsów jest odpowiednio duża (powyżej 50 Hz), wtedy dzięki bezwładności wzroku powstaje wrażenie ciągłego świecenia. Taki sposób pracy pozwala na zwiększenie natężenia prądu płynącego przez diodę bez obawy uszkodzenia złącza p-n wskutek przegrzania się, np. dioda pracująca impulsowo, przez którą przepływa prąd o natężeniu dwukrotnie większym od natężenia prądu płynącego przez diodę działającą w sposób ciągły będzie świeciła jaśniej, przy tym samym wzroście energii wewnętrznej. Diody LED są tanie, bardziej odporne na wstrząsy i mają zdecydowanie dłuższą żywotność w porównaniu ze zwykłymi żaróweczkami, dlatego coraz częściej zastępują te ostatnie w praktycznych zastosowaniach. W rozdziale poświęconym złączu p-n nie sposób też pominąć ogniw fotoelektrycznych, powszechnie zwanych bateriami słonecznymi, które przekształcają energię świetlną wprost na energię elektryczną. Na rysunku 4.22 pokazano budowę typowego krzemowego ogniwa fotoelektrycznego i jego symbol graficzny. Takie ogniwo wykonuje się z półprzewodnika typu p pokrytego warstwą półprzewodnika typu n o grubości tylko 1 m, a więc wystarczająco cienką, aby móc łatwo przepuścić światło dochodzące do warstwy zaporowej. Zaabsorbowane fotony dostarczają elektronom z pasma podstawowego energię wystarczającą na przejście do pasma przewodnictwa, przy czym w paśmie podstawowym pozostaje dziura. Zatem w warstwie zaporowej tworzą się dodatkowe nośniki prądu (elektrony i dziury) i pod wpływem wewnętrznego pola elektrycznego w warstwie następuje dyfuzja dziur do obszaru p półprzewodnika, a elektronów do obszaru n. Elektrony, które przeszły do obszaru n ładują tę część półprzewodnika ujemnie, natomiast dziury ładują obszar p półprzewodnika dodatnio. Pomiędzy obiema częściami półprzewodnika powstaje więc różnica potencjałów, powodująca polaryzację złącza p-n w kierunku przewodzenia. Takie zjawisko nazywa się zjawiskiem fotoelektrycznym wewnętrznym. Jeśli obszary p i n połączymy przewodem na zewnątrz ogniwa to popłynie prąd w kierunku przeciwnym do kierunku przewodzenia diody. Tranzystor Tranzystor jest elementem półprzewodnikowym pozwalającym sterować przepływem prądu w obwodach elektrycznych. Jego angielska nazwa transistor pochodzi od słów transfer- przekaz i resistor- opornik. Elementarna struktura tzw. tranzystora bipolarnego stanowi układ trzech stykających się warstw półprzewodnikowych, kolejno n-p-n (tranzystor typu n) lub p-n-p (tranzystor typu p). Te warstwy epitaksjalne (od greckich słów epi" czyli na" i taxis" czyli ułożone") tworzy się tak, aby zachować strukturę monokrystaliczną. Zasadę działania przedstawimy na przykładzie tranzystora n-p-n. Na rysunku 4.23 przedstawiono obwód takiego tranzystora. Obszar typu n (z lewej strony) nosi nazwę emitera, czyli obszaru wprowadzającego nośniki (w tym przypadku elektrony) do obszaru bazy; kolektor jest natomiast końcowym elementem tranzystora, zbierającym nośniki. Emiter jest silnie domieszkowany, więc 6
7 jest bogaty w ruchome nośniki ładunków i ma mały opór elektryczny. Bardzo cienka baza jest lekko domieszkowana podobnie jak znacznie szerszy kolektor. Podczas pracy tranzystora jego elektrody są podłączone do źródeł napięć tak, by emiter miał potencjał ujemny, a kolektor dodatni w stosunku do bazy, wówczas złącze na granicy emiter-baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, natomiast złącze na granicy baza-kolektor odwrotnie, czyli w kierunku zaporowym. W efekcie elektrony płyną swobodnie z emitera do bazy, co powoduje, że w różnych miejscach bazy występuje różna liczba elektronów; w pobliżu emitera jest ich więcej niż w pobliżu kolektora. Taki rozkład ładunku w bazie sprzyja dyfuzji elektronów w kierunku kolektora. Ze względu na małą szerokość bazy, zaledwie nieliczne elektrony wypełniają dziury w jej obszarze (czas rekombinacji dziur w bazie jest znacznie dłuższy niż czas ich dyfuzji przez bazę), natomiast znaczna większość dociera do złącza między bazą a kolektorem i może przez to złącze przeskakiwać, gdyż jest wciągana" przez kolektor (potencjał kolektora jest wyższy od potencjału bazy). Gdy w bazie zmniejszy się liczba dziur, to w efekcie skumuluje się tam ujemny ładunek, który hamuje dopływ elektronów z emitera do bazy (i w konsekwencji do kolektora). Stosunkowo niewielki ładunek zgromadzony na bazie może zatem silnie ograniczać duży prąd z emitera do kolektora I K, którego przepływ mogło zapewnić zewnętrzne źródło napięcia. Dostarczenie dziur do bazy tranzystora (usunięcie z niej elektronów) może się odbyć przez zwiększenie napięcia zewnętrznego przyłożonego do emitera i bazy, co spowoduje obniżenie bariery potencjału na złączu emiter-baza, wtedy znacznie wzrośnie natężenie prądu kolektora I K. Reasumując, natężenie prądu płynącego przez kolektor może być regulowane przez niewielką zmianę napięcia polaryzującego złącze emiter-baza, czyli przez zmianę nawet bardzo słabego prądu płynącego przez bazę. Ze względu na swoje własności tranzystor jest podstawowym elementem tzw. wzmacniaczy, czyli układów, w których słaby wejściowy prąd sygnału jest wzmacniany w postaci prądu wyjściowego o identycznym kształcie.impulsu, ale o znacznie większym natężeniu. Na rysunku 4.24 przedstawiono schemat najprostszego jednotranzystorowego wzmacniacza, pracującego w tzw. układzie wspólnej bazy. Mikrofon wysokiej jakości wytwarza napięcie rzędu zaledwie kilku dziesiątych mikrowolta lub mniej. Takie znikome napięcie jest o wiele za niskie, aby wywołany przez nie prąd był w stanie uruchomić słuchawki czy głośnik. Sygnały wytwarzane przez mikrofon są więc najpierw kierowane do wzmacniacza i dopiero po ich odpowiednim wzmocnieniu mogą być dalej wykorzystane do zasilania głośnika. W praktyce wzmacniacze stanowią złożone układy elektroniczne, zbudowane nie tylko z tranzystorów, ale także z innych elementów, takich jak oporniki, cewki czy kondensatory. 7
Elektryczne własności ciał stałych
Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/
Bardziej szczegółowoPrzewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki
Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności
Bardziej szczegółowo3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)
152 Elektryczność 3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk tranzystora npn w układzie ze wspólnym emiterem W E. Zagadnienia do przygotowania: półprzewodniki,
Bardziej szczegółowo2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.
2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały
Bardziej szczegółowoBadanie charakterystyki diody
Badanie charakterystyki diody Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk prądowo napięciowych różnych diod półprzewodnikowych. Wstęp Dioda jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych,
Bardziej szczegółowoSTRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH
PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika
Bardziej szczegółowoDioda półprzewodnikowa
mikrofalowe (np. Gunna) Dioda półprzewodnikowa Dioda półprzewodnikowa jest elementem elektronicznym wykonanym z materiałów półprzewodnikowych. Dioda jest zbudowana z dwóch różnie domieszkowanych warstw
Bardziej szczegółowoSYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis
SYMBOLE GRAFICZNE y Nazwa triasowy blokujący wstecznie SCR asymetryczny ASCR Symbol graficzny Struktura Charakterystyka Opis triasowy blokujący wstecznie SCR ma strukturę czterowarstwową pnpn lub npnp.
Bardziej szczegółowoUrządzenia półprzewodnikowe
Urządzenia półprzewodnikowe Diody: - prostownicza - Zenera - pojemnościowa - Schottky'ego - tunelowa - elektroluminescencyjna - LED - fotodioda półprzewodnikowa Tranzystory - tranzystor bipolarny - tranzystor
Bardziej szczegółowoIII. TRANZYSTOR BIPOLARNY
1. TRANZYSTOR BPOLARNY el ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego Zagadnienia: zasada działania tranzystora bipolarnego. 1. Wprowadzenie Nazwa tranzystor pochodzi z języka
Bardziej szczegółowoZjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne
Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane
Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,
Bardziej szczegółowoRys.1. Struktura fizyczna diody epiplanarnej (a) oraz wycinek złącza p-n (b)
Ćwiczenie E11 UKŁADY PROSTOWNIKOWE Elementy półprzewodnikowe złączowe 1. Złącze p-n Złącze p-n nazywamy układ dwóch półprzewodników.jednego typu p w którym nośnikami większościowymi są dziury obdarzone
Bardziej szczegółowoAleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA
Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA B V B C ZEWNĘTRZNE POLE ELEKTRYCZNE B C B V B D = 0 METAL IZOLATOR PRZENOSZENIE ŁADUNKÓW ELEKTRYCZNYCH B C B D B V B D PÓŁPRZEWODNIK PODSTAWOWE MECHANIZMY
Bardziej szczegółowoPrzyrządy i Układy Półprzewodnikowe
VI. Prostownik jedno i dwupołówkowy Cel ćwiczenia: Poznanie zasady działania układu prostownika jedno i dwupołówkowego. A) Wstęp teoretyczny Prostownik jest układem elektrycznym stosowanym do zamiany prądu
Bardziej szczegółowoZłącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET
Złącza p-n, zastosowania Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET Złącze p-n, polaryzacja złącza, prąd dyfuzyjny (rekombinacyjny) Elektrony z obszaru n na złączu dyfundują
Bardziej szczegółowoElektryczne własności ciał stałych
Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale
Bardziej szczegółowoStruktura pasmowa ciał stałych
Struktura pasmowa ciał stałych dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Pasmowa teoria ciała stałego 2 1.1. Wstęp do teorii..............................................
Bardziej szczegółowoIV. TRANZYSTOR POLOWY
1 IV. TRANZYSTOR POLOWY Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystora polowego złączowego. Zagadnienia: zasada działania tranzystora FET 1. Wprowadzenie Nazwa tranzystor pochodzi z
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska
1 II PRACOWNIA FIZYCZNA: FIZYKA ATOMOWA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie
Bardziej szczegółowoZasada działania tranzystora bipolarnego
Tranzystor bipolarny Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Zasada działania tranzystora bipolarnego
Bardziej szczegółowo3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA
3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA Złącze p-n jest to obszar półprzewodnika monokrystalicznego utworzony przez dwie graniczące ze sobą warstwy jedną typu p i drugą typu n. Na rysunku 3.1 przedstawiono uproszczony
Bardziej szczegółowoBudowa. Metoda wytwarzania
Budowa Tranzystor JFET (zwany też PNFET) zbudowany jest z płytki z jednego typu półprzewodnika (p lub n), która stanowi tzw. kanał. Na jego końcach znajdują się styki źródła (ang. source - S) i drenu (ang.
Bardziej szczegółowoTeoria pasmowa. Anna Pietnoczka
Teoria pasmowa Anna Pietnoczka Opis struktury pasmowej we współrzędnych r, E Zmiana stanu elektronów przy zbliżeniu się atomów: (a) schemat energetyczny dla atomów sodu znajdujących się w odległościach
Bardziej szczegółowoWykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY
Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY Tranzystor Trójkoocówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolnośd wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu "transfer
Bardziej szczegółowoElektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.
Elektronika Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne służą do przetwarzania i przesyłania informacji w postaci
Bardziej szczegółowoBadanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych
Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych W ramach ćwiczenia student poznaje praktyczne właściwości elementów półprzewodnikowych stosowanych w elektronice przez badanie charakterystyk diody oraz
Bardziej szczegółowoPodstawy krystalografii
Podstawy krystalografii Kryształy Pojęcie kryształu znane było już w starożytności. Nazywano tak ciała o regularnych kształtach i gładkich ścianach. Już wtedy podejrzewano, że te cechy związane są ze szczególną
Bardziej szczegółowoDiody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe prostownicze detekcyjne impulsowe... Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Półprzewodniki
Bardziej szczegółowoTEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH
TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s
Bardziej szczegółowoZłącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy
Złącze p-n: dioda Półprzewodniki Przewodnictwo półprzewodników Dioda Dioda: element nieliniowy Przewodnictwo kryształów Atomy dyskretne poziomy energetyczne (stany energetyczne); określone energie elektronów
Bardziej szczegółowo!!!DEL są źródłami światła niespójnego.
Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji
Bardziej szczegółowoTeoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników
Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników Model atomu Bohra Niels Bohr - 1915 elektrony krążą wokół jądra jądro jest zbudowane z: i) dodatnich protonów ii) neutralnych neutronów Liczba atomowa
Bardziej szczegółowoDiody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe prostownicze detekcyjne impulsowe... Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Półprzewodniki
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n
Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:
Bardziej szczegółowoProstowniki. Prostownik jednopołówkowy
Prostowniki Prostownik jednopołówkowy Prostownikiem jednopołówkowym nazywamy taki prostownik, w którym po procesie prostowania pozostają tylko te części przebiegu, które są jednego znaku a części przeciwnego
Bardziej szczegółowoDioda półprzewodnikowa OPRACOWANIE: MGR INŻ. EWA LOREK
Dioda półprzewodnikowa OPRACOWANIE: MGR INŻ. EWA LOREK Budowa diody Dioda zbudowana jest z dwóch warstw półprzewodników: półprzewodnika typu n (nośnikami prądu elektrycznego są elektrony) i półprzewodnika
Bardziej szczegółowoElementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.
Elementy półprzewodnikowe Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Elementy elektroniczne i ich zastosowanie. Elementy stosowane w elektronice w większości
Bardziej szczegółowoPrzyrządy i układy półprzewodnikowe
Przyrządy i układy półprzewodnikowe Prof. dr hab. Ewa Popko ewa.popko@pwr.edu.pl www.if.pwr.wroc.pl/~popko p.231a A-1 Zawartość wykładu Wy1, Wy2 Wy3 Wy4 Wy5 Wy6 Wy7 Wy8 Wy9 Wy10 Wy11 Wy12 Wy13 Wy14 Wy15
Bardziej szczegółowoZłącze p-n powstaje wtedy, gdy w krysztale półprzewodnika wytworzone zostaną dwa obszary o odmiennym typie przewodnictwa p i n. Nośniki większościowe
Diody Dioda jest to przyrząd elektroniczny z dwiema elektrodami mający niesymetryczna charakterystykę prądu płynącego na wyjściu w funkcji napięcia na wejściu. Symbole graficzne diody, półprzewodnikowej
Bardziej szczegółowoDiody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe prostownicze detekcyjne impulsowe... Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja
Bardziej szczegółowoW1. Właściwości elektryczne ciał stałych
W1. Właściwości elektryczne ciał stałych Względna zmiana oporu właściwego przy wzroście temperatury o 1 0 C Materiał Opór właściwy [m] miedź 1.68*10-8 0.0061 żelazo 9.61*10-8 0.0065 węgiel (grafit) 3-60*10-3
Bardziej szczegółowoCiała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz
Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy
Bardziej szczegółowoTRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE
TRANZYSTORY IPOLARN ZŁĄCZO ipolar Junction Transistor - JT Tranzystor bipolarny to odpowiednie połączenie dwóch złącz pn p n p n p n kolektor baza emiter kolektor baza emiter udowa tranzystora w technologii
Bardziej szczegółowoWykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY
Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY Tranzystor Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu
Bardziej szczegółowoPrzerwa energetyczna w germanie
Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania
Bardziej szczegółowoSkończona studnia potencjału
Skończona studnia potencjału U = 450 ev, L = 100 pm Fala wnika w ściany skończonej studni długość fali jest większa (a energia mniejsza) Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach
Bardziej szczegółowoTranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr
Tranzystor Program: Coach 6 Projekt: komputer H : C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz1.cmr C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma
Bardziej szczegółowoCzęść 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51
Część 3 Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51 Budowa przyrządów półprzewodnikowych Struktura składa się z warstw Warstwa
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia
Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia Poznanie podstawowych własności tranzystora. Wyznaczenie prądów tranzystorów typu n-p-n i p-n-p. Czytanie schematów
Bardziej szczegółowoS. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki
Półprzewodniki Definicja i własności Półprzewodnik materiał, którego przewodnictwo rośnie z temperaturą (opór maleje) i w temperaturze pokojowej wykazuje wartości pośrednie między przewodnictwem metali,
Bardziej szczegółowoZygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska 1947 r. pierwszy tranzystor ostrzowy John Bradeen (z lewej), William Shockley (w środku) i Walter Brattain (z prawej) (Bell Labs) Zygmunt Kubiak
Bardziej szczegółowoPółprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna
Półprzewodniki samoistne Struktura krystaliczna Si a5.43 A GaAs a5.63 A ajczęściej: struktura diamentu i blendy cynkowej (ZnS) 1 Wiązania chemiczne Wiązania kowalencyjne i kowalencyjno-jonowe 0K wszystkie
Bardziej szczegółowoWYBRANE ELEMENTY I UKŁADY ELEKTRONICZNE W ZASTOSOWANIU DLA CELÓW AUTOMATYZACJI. 1.1 Model pasmowy przewodników, półprzewodników i dielektryków.
Pracownia Automatyki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1 str.1/10 ĆWICZENIE 1 WYBRANE ELEMENTY I UKŁADY ELEKTRONICZNE W ZASTOSOWANIU DLA CELÓW AUTOMATYZACJI. 1.CEL ĆWICZENIA: Zapoznanie się z podstawowymi
Bardziej szczegółowoZaburzenia periodyczności sieci krystalicznej
Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom
Bardziej szczegółowoRozmaite dziwne i specjalne
Rozmaite dziwne i specjalne dyskretne przyrządy półprzewodnikowe Ryszard J. Barczyński, 2009 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Bardziej szczegółowoCzym jest prąd elektryczny
Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,
Bardziej szczegółowoPrzewodniki, półprzewodniki i izolatory
Przewodniki, półprzewodniki i izolatory Według współczesnego poglądu na budowę materii zawiera ona w stanie normalnym albo inaczej - obojętnym, równe ilości elektryczności dodatniej i ujemnej. JeŜeli takie
Bardziej szczegółowo7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)
7. Tyrystory 1 Tyrystory są półprzewodnikowymi przyrządami mocy pracującymi jako łączniki dwustanowe to znaczy posiadające stan włączenia (charakteryzujący się małą rezystancją) i stan wyłączenia (o dużej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORAORUM ELEKRONK Ćwiczenie 1 Parametry statyczne diod półprzewodnikowych Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk podstawowych typów diod półprzewodnikowych oraz zapoznanie
Bardziej szczegółowoE104. Badanie charakterystyk diod i tranzystorów
E104. Badanie charakterystyk diod i tranzystorów Cele: Wyznaczenie charakterystyk dla diod i tranzystorów. Dla diod określa się zależność I d =f(u d ) prądu od napięcia i napięcie progowe U p. Dla tranzystorów
Bardziej szczegółowoDiody, tranzystory, tyrystory. Materiały pomocnicze do zajęć.
Diody, tranzystory, tyrystory Materiały pomocnicze do zajęć. Złącze PN stanowi podstawę diod półprzewodnikowych. Rozpatrzmy właściwości złącza poddanego napięciu. Na poniŝszym rysunku pokazano złącze PN,
Bardziej szczegółowoEFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE
ĆWICZENIE 104 EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki prądowo napięciowej I(V) ogniwa słonecznego przed i po oświetleniu światłem widzialnym; prądu zwarcia, napięcia
Bardziej szczegółowo12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych
. Zasilacze Wojciech Wawrzyński Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład Zasilacz jest to urządzenie, którego zadaniem jest przekształcanie napięcia zmiennego na napięcie stałe o odpowiednich
Bardziej szczegółowoCzęść 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych
Część 2 Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 23 Półprzewodniki
Bardziej szczegółowoRóżne dziwne przewodniki
Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich
Bardziej szczegółowoPasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka
Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 241. Wyznaczanie ładunku elektronu na podstawie charakterystyki złącza p-n (diody półprzewodnikowej) .. Ω.
Nazwisko... Data... Nr na liście... Imię... Wydział... Dzień tyg.... Godzina... Ćwiczenie 241 Wyznaczanie ładunku elektronu na podstawie charakterystyki złącza p-n (diody półprzewodnikowej) Opór opornika
Bardziej szczegółowo(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1
RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 170013 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 297079 (22) Data zgłoszenia: 17.12.1992 (51) IntCl6: H01L 29/792 (
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 6 WYBRANE ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie
Ćwiczenie 6 WYRANE ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE 1. el ćwiczenia Większość z dostępnych na rynku urządzeń elektronicznych wymaga zasilania napięciem i prądem stałym. Jak wiadomo, napięcie i prąd w gniazdkach
Bardziej szczegółowoMATERIAŁY PÓŁPRZEWODNIKOWE
MATERIAŁY PÓŁPRZEWODNIKOWE Półprzewodniki obejmują obszerną grupę materiałów, które ze względu na przewodnictwo elektryczne zajmują pośrednie miejsce pomiędzy metalami a izolatorami. Półprzewodniki stanowią
Bardziej szczegółowoFizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r.
Fizyka i technologia złącza P Adam Drózd 25.04.2006r. O czym będę mówił: Półprzewodnik definicja, model wiązań walencyjnych i model pasmowy, samoistny i niesamoistny, domieszki donorowe i akceptorowe,
Bardziej szczegółowostr. 1 d. elektron oraz dziura e.
1. Półprzewodniki samoistne a. Niska temperatura b. Wzrost temperatury c. d. elektron oraz dziura e. f. zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne g. Krzem i german 2. Półprzewodniki domieszkowe a. W półprzewodnikach
Bardziej szczegółowoInstrukcja do ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych i LED (wersja robocza)
Instrukcja do ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych i LED (wersja robocza) Laboratorium Elektroenergetyki 1 1. Cel i program ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z budową diody półprzewodnikowej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 23. Charakterystyka styku między metalem a półprzewodnikiem typu n. str. 1. Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie nr 23 Charakterystyka styku między metalem a półprzkiem typu n. Cel ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyki napięciowo - prądowej złącza metal-półprzk n oraz zaobserwowanie działania elementów
Bardziej szczegółowoPółprzewodniki. złącza p n oraz m s
złącza p n oraz m s Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja współfinansowana ze środków Unii
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 4 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO
LAORATORIUM LKTRONIKI ĆWIZNI 4 HARAKTRYSTYKI STATYZN TRANZYSTORA IPOLARNGO K A T D R A S Y S T M Ó W M I K R O L K T R O N I Z N Y H 1. L ĆWIZNIA elem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi charakterystykami
Bardziej szczegółowoZadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):
Zadania z podstaw elektroniki Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF): Układ stanowi szeregowe połączenie pojemności C1 z zastępczą pojemnością równoległego połączenia
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 Parametry statyczne tranzystorów polowych złączowych Cel ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk tranzystorów polowych złączowych
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM LKTRONIKI Ćwiczenie Parametry statyczne tranzystorów bipolarnych el ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk tranzystorów bipolarnych oraz metod identyfikacji
Bardziej szczegółowoUkłady nieliniowe. Stabilizator - dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) Logiczna bramka NAND. w.7, p.1
Układy nieliniowe Układy nieliniowe odgrywają istotną rolę w nowoczesnej elektronice, np.: generatory sygnałów, stabilizatory, odbiorniki i nadajniki w telekomunikacji, zasialcze impulsowe stałego napięcia
Bardziej szczegółowo1. PÓŁPRZEWODNIKI 1.1. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW
1. PÓŁPRZEWODNIKI 1.1. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW Najprostsza definicja półprzewodników brzmi: "Półprzewodniki są materiałami, których rezystywność 1 jest większa niż rezystywność przewodników
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 5 BADANIE ZALEŻNOŚCI PRZEWODNICTWA ELEKTRYCZNEGO PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY 1.WIADOMOŚCI OGÓLNE
Laboratorium z Fizyki Materiałów 00 Ćwiczenie 5 BADANIE ZALEŻNOŚCI PRZEWODNICTWA ELEKTRYCZNEGO PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY.WIADOMOŚCI OGÓLNE Przewodnictwo elektryczne ciał stałych można opisać korzystając
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET
Ćwiczenie 4 Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET Cel ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk statycznych tranzystorów polowych złączowych oraz z izolowaną
Bardziej szczegółowoRozszczepienie poziomów atomowych
Rozszczepienie poziomów atomowych Poziomy energetyczne w pojedynczym atomie Gdy zbliżamy atomy chmury elektronowe nachodzą na siebie (inaczej: funkcje falowe elektronów zaczynają się przekrywać) Na skutek
Bardziej szczegółowoRekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja
Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek
Bardziej szczegółowoBadanie układów prostowniczych
Instrukcja do ćwiczenia: Badanie układów prostowniczych (wersja robocza) Laboratorium Elektroenergetyki 1 1. Cel ćwiczenia Poznanie budowy, zasady działania i właściwości podstawowych układów elektronicznych,
Bardziej szczegółowoOpracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.
Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu. WZMACNIACZ 1. Wzmacniacz elektryczny (wzmacniacz) to układ elektroniczny, którego
Bardziej szczegółowoPrzyrządy półprzewodnikowe
Przyrządy półprzewodnikowe Prof. Zbigniew Lisik Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój: 116 e-mail: zbigniew.lisik@p.lodz.pl wykład 30 godz. laboratorium 30 godz WEEIiA E&T Metal
Bardziej szczegółowoTranzystory i ich zastosowania
Tranzystory i ich zastosowania Nie wszystkie elementy obwodu elektrycznego zachowują się jak poznane na lekcjach rezystory (oporniki omowe). Większość używanych elementów ma zmienny opór. Jak się tak bliżej
Bardziej szczegółowoWiadomości podstawowe
Wiadomości podstawowe Tranzystory są urządzeniami półprzewodnikowymi umożliwiającymi sterowanie przepływem dużego prądu, za pomocą prądu znacznie mniejszego. Wykorzystuje się je do wzmacniania małych sygnałów
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET
Ćwiczenie 5 Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET Układ Super Alfa czyli tranzystory w układzie Darlingtona Zbuduj układ jak na rysunku i zaobserwuj dla jakiego położenia potencjometru
Bardziej szczegółowoPod względem przewodnictwa elektrycznego substancje można podzielić na:
1 Układy diodowe Pod względem przewodnictwa elektrycznego substancje można podzielić na: izolatory - bardzo słabo przewodzą prąd, cząsteczki tych substancji mają bezpostaciową, amorficzną strukturę powiązań,
Bardziej szczegółowoMateriały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej
Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej 1. Siła Coulomba. F q q = k r 1 = 1 4πεε 0 q q r 1. Pole elektrostatyczne. To przestrzeń, w której na ładunek
Bardziej szczegółowoCzęść 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych
Część 2 Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Łukasz Starzak, Przyrządy półprzewodnikowe mocy, zima 2015/16 20 Półprzewodniki Materiały, w których
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik
Repeta z wykładu nr 6 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 - kontakt omowy
Bardziej szczegółowoWłasności i zastosowania diod półprzewodnikowych
Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych 1. zas trwania: 6h 2. el ćwiczenia Badanie charakterystyk prądowo-napięciowych różnych typów diod półprzewodnikowych. Montaż i badanie wybranych układów,
Bardziej szczegółowoProstowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY Prostowniki 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników ELEKTRONIKA Jakub Dawidziuk sobota, 16
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 243 4.2. Badanie zależności temperaturowej oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika
Nazwisko... Data... Nr na liście... Imię... Wydział... Dzień tyg.... Godzina... Ćwiczenie 243 4.2. Badanie zależności temperaturowej oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika Tabela I. Metal Nazwa próbki:
Bardziej szczegółowo