Transcript EU-4-53

Fyzika
9. ročník
Anotace
Prezentace, která se zabývá
vysvětlením polovodič
Autor
Ing. Zdeněk Fišer
Jazyk
Čeština
Očekávaný výstup
Žáci pochopí princip polovodičových
součástek
SVP
Ne
Klíčová slova
Fyzika, napětí, proud, polovodič
Druh učebního
materiálu
Prezentace
Druh interaktivity
Kombinace
Cílová skupina
Žák
Stupeň a typ vzdělávání
Základní vzdělávání – 2. stupeň
Typická věková skupina
12-15 let
Celková velikost
289 kB
POLOVODIČE
FYZIKA
9.TŘÍDA
HISTORIE POLOVODIČŮ…




Integrované obvody patří mezi jedny z
nejdůležitějších vynálezů 20. století
Umožnily raketový vzestup počítačů a dnes se s nimi
setkáváme na každém rohu
Roku 1958 nastoupil k firmě Texas Instruments
inženýr Jack Kilby. Předmětem jeho výzkum se stala
miniaturizace součástek.
Vedení firmy podpořilo jeho myšlenky a 12. září 1958
byly předvedené první tři kusy funkčních
integrovaných obvodů. Materiálem pro jejich výrobu
se stalo germánium (v druhořadým materiálem se stal
křemík-vede el. proud jen jedním směrem). Jejich
velikost 11x2 mm byla více než uspokojující.
..AŽ DO PŘÍTOMNOSTI




Pak následoval proces zvyšování rychlosti a kapacit, který
pokračuje dodnes
Zajímavostí je, že dodnes platí Moorův zákon o exponencioálním
růstu procesorů z roku 1965.
V dnešních mikroprocesorech již nalezneme stovky milionů
tranzistorů. Miniaturizace tranzistorů však není neomezená,
existuje minimální velikost, pod kterou již nebude možné jít.
Roku 2000 získal Jack Kilby Nobelovu cenu za fyziku, držel
celkem 60 patentů (mezi nimi je např. kapesní kalkulátor a
termální tiskárna) a je po něm pojmenovaný např. klopný obvod.
POLOVODIČE


-
Polovodiče jsou
látky, které jsou z
hlediska rezistivity
na rozmezí mezi
vodiči a nevodiči.
V překladu jsou to
látky, které vedou el.
proud pouze za
některých okolností.
NAOSTRO
POLOVODIČE a jejich
charakteristické vlastnosti





Rezistivita závisí na čistotě, nepatrným množstvím příměsí se
změní o několik řádů (zatímco u vodičů nanejvýš o jeden řád)
Polovodiče mají záporný teplotní součinitel odporu,takže se
stoupající teplotou se zvětšuje 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 širokém rozmezí ovlivňovat složením a
strukturou
…. a VŠEOBECNĚ


Elektronická součástka,
jejíž funkční částí je
polovodič, se všeobecně
nazývá polovodičová
součástka.
V současné době
existuje nesmírné
množství druhů a typů
polovodičových
součástek, od
jednoduchých až k
nejsložitějšímintegrovaným obvodům .
………………..






Z hlediska provozních vlastností mají polovodičové součástky
tyto výhody: mají malé rozměry a malou hmotnost; umožňují
integraci elektrických obvodů (tj. umístění velkého množství
obvodových prvků do jednoho pouzdra), a tím miniaturizaci
zařízení:
Mají malou spotřebu energie, jejich provoz je hospodárný
Jsou použitelné v širokém rozsahu frekvencí (v závislosti na
principu a konstrukci)
Lze vyrobit součástku na přímou přeměnu energie (slunečního
záření, energie magnetického pole)
Během provozu pracují spolehlivě, mají velkou životnost
Při výrobě polovodičových součástek nedochází k znečištění
životního prostředí
… a poslední část všeobecností



Podle chemické složení
rozlišujeme polovodivé
prvky (Ge, Si, Se) a
polovodivé sloučeniny
(dvousložkové-binární,
např. GaAs a
trojsložkové-ternární)
Podle struktury dělíme
polovodiče na
krystalické (Ge, Si) a
amorfní (oxidy,
sulfidy, atd.)
V praxi mají největší
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
Zvýšíme-li teplotu tohoto polovodiče dojde k editaci (vybuzení)elektrony přejdou do vyšších energetických hladin
Elektrony na nejvyšší energetické hladině valenčního pásu (W2)
některých atomů získají takovou energii, že mohou překonat
zakázaný pás a dostat se do vodivostního pásu.Tyto elektrony
způsobují elektronovou vodivost neboli vodivost N.
Tím, že 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.
...........................





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 JAKO DĚR, SE NAZÝVÁ VLASTNÍ
POLOVODIČ
NEVLASTNÍ POLOVODIČE- vlastnosti polovodiče do značné
míry závisejí na čistotě, proto se snažíme vyrobit polovodič co
nejčistší.
Nevlastní polovodič je mírně znečištěn příměsemi.
Typickými krystalickými polovodiči jsou germánium a křemík. Oba
prvky vytvářejí kovalentní krystaly se čtyřmi vazebnými
elektrony ATD…………
SHRNUTÍ







První funkční integrovaný polovodičový obvod byl uveden
12.11.1958-materiálem se stalo germánium
POLOVODIČ= látka, která vede el. proud jen za některých
okolností
Vlastnosti polovodiče do značné míry závisí na čistotě
Výhody polovodičových součástek jsou malé rozměry a nízká
hmotnost
Malá spotřeba energie a hospodárný provoz
Spolehlivost, velká životnost, při výrobě šetrnost k životnímu
prostředí
Vodivost polovodičů se dělí na vlastní a nevlastní
Konec
zdroje
www.google.com
Obrázky
Seminární práce
L. Taclík