Array ( [0] => 15483336 [id] => 15483336 [1] => cswiki [site] => cswiki [2] => Polovodič [uri] => Polovodič [3] => [img] => [4] => [day_avg] => [5] => [day_diff] => [6] => [day_last] => [7] => [day_prev_last] => [8] => [oai] => [9] => [is_good] => [10] => [object_type] => [11] => 0 [has_content] => 0 [12] => [oai_cs_optimisticky] => ) Array ( [0] => [[Soubor:ChipScaleClock2 HR.jpg|náhled|[[Polovodičová součástka]] – [[atomové hodiny]] v čipovém provedení]] [1] => '''Polovodič''' je [[pevná látka]], jejíž [[elektrická vodivost]] závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách, a dá se změnou těchto podmínek snadno ovlivnit. Změna vnějších podmínek znamená dodání některého z druhů [[energie]] – nejčastěji [[Teplo|tepelné]], [[Elektrická energie|elektrické]] nebo [[Světlo|světelné]], změnu vnitřních podmínek představuje ''[[Dotování|příměs]]'' jiného [[Chemický prvek|prvku]] v polovodiči. [2] => [3] => Mezi polovodiče patří prvky [[křemík]], [[germanium]], [[selen]], [[Chemická sloučenina|sloučeniny]] [[arsenid gallitý|arsenid galia]] GaAs, [[sulfid olovnatý]] PbS aj. Většina polovodičů jsou [[krystal|krystalické látky]], existují však také polovodiče [[amorfní látka|amorfní]] (některá [[Sklo|skla]]). Polovodiče se využívají u [[Elektronická součástka|elektronických součástek]]. [4] => [5] => == Dělení polovodičů == [6] => Pro dělení polovodičů existuje několik možných hledisek. [7] => * Dle struktury [8] => ** [[Organická látka|organické]] polovodiče – vyrobené z [[Organická sloučenina|organických sloučenin]] [9] => ** [[Anorganická látka|anorganické]] polovodiče – vyrobené z [[Anorganická sloučenina|anorganických sloučenin]] [10] => *** [[Amorfní látka|amorfní]] polovodiče – např. [[chalkogenidové sklo|chalkogenidová skla]], amorfní Si [11] => *** ([[Monokrystal|mono]])[[Krystalická látka|krystalické]] polovodiče – např. [[monokrystal]]y [[Křemík|Si]], [[Germanium|Ge]], [[Arsenid gallitý|GaAs]] [12] => **** [[Chemický prvek|prvky]] [13] => **** [[Chemická sloučenina|sloučeniny]] [14] => ***** dvojné ([[Binární sloučenina|binární]]) [15] => ***** trojné [16] => ***** vícesložkové [17] => [18] => * Dle hlavních nositelů náboje [19] => ** polovodiče typu N – majoritními nositeli náboje jsou volné elektrony (e–) [20] => ** polovodiče typu P – majoritními nositeli náboje jsou elektronové vakance, tzv. díry (h+) [21] => [22] => * Dle původu nositelů náboje [23] => ** polovodiče vlastní (intrinsické) – polovodivé vlastnosti jsou materiálu vlastní např. polovodiče vysoké čistoty [24] => ** polovodiče nevlastní (extrinsické) – polovodivé vlastnosti materiálu materiál získá, popř. jsou tyto vlastnosti výrazně zesíleny [[Dotování|dopováním]] příměsovými prvky např. polovodiče dopované (Si p,n typu) [25] => [26] => * Dle charakteru přeskokového mechanismu mezi pásy [27] => ** přímé polovodiče – při přeskoku nedochází ke změně hybnosti nositele náboje [28] => ** nepřímé polovodiče – při. přeskoku musí dojít ke změně hybnosti nositele náboje, většinou se tak děje srážkou s [[fonon]]em ([[Částice|kvazičástice]] kmitu mřížky), např. Si. [29] => [30] => * Dle statistického rozložení nositelů [31] => ** polovodiče nedegenerované [32] => ** polovodiče degenerované [33] => [34] => (použití buď [[Maxwellovo–Boltzmannovo rozdělení|Maxwellovy–Boltzmanovy]] nebo [[Fermi-Diracova statistika|Fermiho–Diracovy statistiky]]) [35] => [36] => == Historie == [37] => V roce [[1821]] odhalil [[Thomas Johann Seebeck|Thomas Seebeck]] polovodičové vlastnosti [[síran olovnatý|síranu olovnatého]]. V roce [[1833]] referoval [[Michael Faraday]] o teplotní závislosti polovodičů a v roce [[1873]] objevil citlivost polovodiče [[selen]]u na světlo, což využil [[Werner von Siemens]] při vynálezu selenového fotometru. V roce [[1876]] již byly známy usměrňovací schopnosti [[selen]]u. Elektrické zařízení využívající polovodič bylo známo již na počátku [[20. století]], kdy byla používána [[hrotová elektroda]] ({{Vjazyce2|en|''cat's-whisker''}}) jako základ [[Krystalka|krystalky]] (jednoduché rádio). Cílená výroba polovodičových (germaniových) diod započala až po velkém úsilí v roce [[1940]]. Výrazným mezníkem v historii elektroniky byl v roce [[1947]] vynález [[tranzistor]]u v [[Bellovy laboratoře|Bellových laboratořích]]. První [[integrovaný obvod]], který vyrobil v roce [[1958]] [[Jack Kilby]], obsahoval v jednom pouzdře čtyři tranzistory a byl dalším významným mezníkem v rozvoji elektroniky. [38] => [39] => == Princip == [40] => === Pásový model atomu === [41] => [[Pásová struktura|Pásový model atomu]] je model, který pro pevné krystalické látky vysvětluje, jak mezi atomy v krystalové mřížce může docházet k překryvu jejich valenčních orbitalů a jak tím vzniká souvislý kontinuální pás energií. Vychází se z teorie MO LCAO, kdy lineární kombinací atomových orbitalů vzniká stejný počet molekulových orbitalů, které jsou buď vazebné (bonding), nevazebné nebo protivazebné (antibonding). Velkým množstvím překryvů těchto orbitalů dochází ke vzniku diskrétních energetických pásů, které se dělí na ''valenční'', ''zakázaný'' a ''vodivostní pás''. Elektrony lokalizované ve valenčním pásu mohou přecházet do pásu vodivostního, pokud překonají energetickou bariéru, kterou udává šířka zakázaného pásu. Potřebná energie E(g) je udávána v [[elektronvolt]]ech. Pro [[kovy]] se blíží nule (= vodiče), pro [[polokovy]] je menší než 3 eV (= polovodiče) a u [[Nekovy|nekovů]], kde je zakázaný pás nejširší, je E(g) > 5 eV (= [[Elektrický izolant|izolanty]] = [[Dielektrikum|dielektrika]]). Aby byl tedy polokov vodivý, pak je nutné překonat energii E(g) zakázaného pásu, například dodáním tepelné energie nebo elektrické energie nebo elektromagnetické (= světelné) energie. Šířku zakázaného pásu a tím i potřebné množství energie E(g) lze snižovat rovněž příměsovými částicemi, kdy vznikají polovodiče typu P (např. [[Bor (prvek)|bór]] v [[křemík]]u) nebo typu N (např. [[fosfor]] v křemíku). Celý proces je ovšem mnohem složitější a vychází z [[Kvantová mechanika|kvantové mechaniky]]. [42] => [43] => === Volné elektrony a kladné volné díry === [44] => Z hlediska [[Částice|částic]] se při dodávání energie polovodiči jedná o uvolňování [[elektron]]ů z valenčních orbitalů [[atom]]ů, které tvoří valenční pás – [[excitace|excitaci]]. Velikost [[excitační energie]] se u polovodičů pohybuje mezi hodnotami této energie u [[Elektrický vodič|vodičů]] a [[Elektrický izolant|izolantů]]. Volné elektrony způsobují tzv. '''elektronovou vodivost'''. [45] => [46] => Zároveň s uvolněným elektronem vzniká na jeho původním místě tzv. '''kladná díra''' – místo, které vykazuje kladný [[elektrický potenciál]]. Kladné díry se mohou přemisťovat pomocí přeskoků elektronů a tento pohyb způsobuje tzv. '''děrovou vodivost'''. Směr [[Elektrický proud|pohybu]] kladných děr je ''opačný'' ke směru pohybu elektronů a celkový [[elektrický proud]] v polovodiči se rovná součtu proudu způsobeného volnými elektrony a proudu způsobeného kladnými děrami. [47] => [48] => Může také dojít k zaplnění díry elektronem při současném uvolnění [[energie]], a tím k zániku dvojice volný elektron – kladná díra. Tento děj se nazývá '''rekombinace'''. [49] => [50] => === Závislost vodivosti a odporu na teplotě === [51] => [52] => Vodivost, resp. [[Elektrický odpor|odpor]] polovodičů závisí na [[Teplota|teplotě]]. S ''rostoucí'' teplotou se ''zvyšuje'' vodivost, resp. ''snižuje'' odpor polovodičů. To lze vysvětlit větším počtem uvolněných elektronů při zvýšeném [[termika|tepelném pohybu]]. [53] => [54] => ''Změnu odporu'' ''ΔR'' na teplotě popisuje vztah \Delta R = R_0 . \alpha . \Delta t , kde ''R0'' je počáteční odpor polovodiče, ''α'' je [[teplotní součinitel odporu]] (záporná hodnota), ''Δt'' je rozdíl teplot. [55] => [56] => Závislost vodivosti a odporu na teplotě odlišuje polovodiče od [[Kovy|kovů]], u kterých je tato závislost ''opačná'' (hodnota ''\alpha'' je u [[Kovy|kovů]] kladná). [57] => [58] => === Vlastní (intrinzická) vodivost polovodiče === [59] => Čisté polovodičové prvky (např. [[křemík]] či [[germanium]]) mají při teplotě [[Absolutní nula|absolutní nuly]] (−273,15 °C) [[valenční elektron]]y pevně lokalizovány ve valenční vrstvě – ustává tepelný vířivý pohyb [[atom]]ů a krystal se chová jako [[Elektrický izolant|izolant]] (má téměř nekonečný [[elektrický odpor]], resp. nulovou [[Elektrická vodivost|elektrickou vodivost]]). [60] => [61] => Dodáme-li tomuto krystalu energii formou záření (tepla, světla), atomy začnou tepelně kmitat, dojde k porušení některých [[Kovalentní vazba|kovalentních vazeb]] – některé valenční elektrony, které byly předtím pevně vázány, získají dostatek energie k překonání zakázaného pásu a přeskočí z valenčního pásu do vodivostního a budou se neuspořádaně pohybovat prostorem [[Krystalová mřížka|krystalové mřížky]] (mezi atomy). Na takto „postiženém“ místě, kde vyskočil valenční elektron z vazby, vznikl nedostatek záporného náboje (přebytek kladného náboje), kterému říkáme defektní elektron, zkráceně díra. Vznik páru volný elektron-díra nazýváme '''generací'''. Díra a elektron vznikají současně. [62] => [63] => Při nepřetržitém dodávání [[Elektrická energie|energie]] se bude uvolňovat stále více volných elektronů a vznikat více děr. Krystalem neuspořádaně se pohybující volné elektrony jsou přitahovány dírami. Když se setká volný elektron s dírou, zaniknou a utvoří tak opět pevnou vazbu. Jelikož elektrony přeskakují z díry do díry, jeví se nám toto přeskakování elektrony zároveň i jako pohyb děr. Tento proces se nazývá [[rekombinace|rekombinací]]. Takto popsaný děj (generace a rekombinace) se v látce na mnoha místech neustále opakují. Popsaný druh vodivosti podmíněný vznikem volně pohyblivých párů nosičů náboje elektron-díra v důsledku rozbíjení vazeb mezi atomy čistého polovodiče, nazýváme vlastní (intrinzická) vodivost polovodiče. [64] => [65] => === Příměsové (nevlastní) polovodiče === [66] => [67] => Volné elektrony, resp. kladné díry lze do polovodiče dostat také pomocí '''příměsí'''. I malé množství příměsi (tisíciny procenta) může vést k dostatečně velkému zvětšení vodivosti. Této vodivosti říkáme nevlastní vodivost. [68] => [69] => ==== Polovodič typu N ==== [70] => [71] => [[Dotování|Přidáme-li]] do čistého křemíku se čtyřmi valenčními elektrony prvek s pěti valenčními elektrony ([[fosfor]], [[arsen]] nebo [[antimon]]), vznikne polovodič typu N. Prvku příměsi, který má o jeden elektron více, říkáme donor (dárce – daruje elektron). Obecně: AIV + BV > N [72] => [73] => Čtyři valenční elektrony arsenu se naváží se sousedními atomy křemíku, ale jeden (pátý) elektron partnera nenajde, proto se může velmi snadno uvolnit z vazby s vlastním atomem a pohybovat se prostorem krystalové mřížky. Tyto zbylé volné elektrony dárce zprostředkovávají svým pohybem záporných (negativních) nábojů elektronovou vodivost (nevlastní vodivost typu N). [74] => [75] => Polovodič typu N obsahuje také i díry, ale ty vznikají jako produkt působení teploty, jsou to vlastní nosiče náboje. Jejich množství je závislé na teplotě polovodiče (s rostoucí teplotou roste). Tyto díry jsou v polovodiči menšinovými (minoritními) nosiči náboje. Připojíme-li polovodič typu N ke zdroji [[Elektrické napětí|napětí]], jsou volné elektrony usměrněny [[Elektrické pole|elektrickým polem]] a pohybují se od záporného pólu ke kladnému pólu zdroje. [76] => [77] => Elektronů, které jsou do polovodiče dodány, je mnohem více, než vlastních nosičů náboje polovodiče, a proto jsou většinovými (majoritními) nosiči náboje. [78] => [79] => ==== Polovodič typu P ==== [80] => Budeme-li [[Dotování|dotovat]] křemík prvkem s třemi valenčními elektrony ([[bor (prvek)|bor]], [[hliník]], [[gallium]] nebo [[indium]]), vznikne polovodič typu P. Prvku příměsi, který má o jeden elektron méně, říkáme akceptor (příjemce – přijme (akceptuje) do své valenční sféry jeden volný elektron uvolněný teplem). Obecně: AIV + BIII > P [81] => [82] => Při použití trojmocného prvku chybí jeden elektron k tomu, aby se mohla vytvořit [[kovalentní vazba]] vytvořená ze čtyř dvojic elektronů. Toto volné místo po chybějícím elektronu se chová jako díra (defektní elektron). Tyto díry cizího atomu způsobují děrovou vodivost polovodiče (nevlastní vodivost typu P). [83] => [84] => Děr, které jsou do polovodiče dodány, je mnohem více, než vlastních nosičů náboje polovodiče, a proto jsou většinovými (majoritními) nosiči náboje. [85] => [86] => Polovodič typu P obsahuje také i volné elektrony, ale ty vznikají jako produkt působení teploty, jsou to vlastní nosiče náboje. Jejich množství je závislé na teplotě polovodiče (s rostoucí teplotou roste). Tyto elektrony jsou v polovodiči menšinovými (minoritními) nosiči náboje. [87] => [88] => Volné elektrony, které vznikly tepelným zahřátím vlastního polovodiče, se snaží zaplnit sousední díru akceptoru. Ale při jejich generaci (vzniku) vznikají zároveň i nové díry, které se snaží zaplnit další volné elektrony a tento celý děj se neustále opakuje, což se nám jeví, jako by se pohybovaly díry (odtud děrová vodivost), avšak ve skutečnosti se pohybují volné elektrony, které se snaží díry zaplnit a následně s dírami rekombinují. [89] => [90] => Pokud na polovodič typu P přiložíme zdroj [[Elektrické napětí|napětí]], volné elektrony budou přeskakovat do děr směrem od záporného pólu zdroje ke kladnému a díry se budou pohybovat od kladného pólu zdroje k zápornému. [91] => [92] => ==== Minoritní nosiče nábojů ==== [93] => [94] => Oba typy příměsových polovodičů kromě svých většinových ('''majoritních''') nosičů [[Elektrický náboj|elektrického náboje]] obsahují i menší počet opačně nabitých menšinových nosičů ('''minoritních'''), které jsou v polovodičových součástkách většinou nežádoucí. Jejich množství závisí na teplotě, proto příměsové polovodiče mívají teplotně omezený rozsah správné činnosti. [95] => [96] => ==== Použití příměsových polovodičů ==== [97] => [98] => Příměsové polovodiče se používají v polovodičových součástkách, především v [[dioda|diodě]] a [[tranzistor]]u, kde zásadní úlohu hraje [[přechod P-N]]. [99] => [100] => == Odkazy == [101] => [102] => === Reference === [103] => {{Překlad|en|Semiconductor|1158054073}} [104] => [105] => [106] => === Související články === [107] => * [[Elektřina]] [108] => * [[Elektrický vodič]] [109] => * [[Krystal]] [110] => * [[Optické jevy v polovodičích]] [111] => * [[Optočlen]] [112] => [113] => === Externí odkazy === [114] => * {{Commonscat}} [115] => * {{Wikislovník|heslo=polovodič}} [116] => {{Autoritní data}} [117] => [118] => [[Kategorie:Polovodiče| ]] [119] => [[Kategorie:Elektromagnetismus]] [120] => [[Kategorie:Fyzika kondenzovaného stavu]] [] => )
good wiki

Polovodič

Polovodičová součástka - atomové hodiny v čipovém provedení Polovodič je pevná látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách, a dá se změnou těchto podmínek snadno ovlivnit. Změna vnějších podmínek znamená dodání některého z druhů energie - nejčastěji tepelné, elektrické nebo světelné, změnu vnitřních podmínek představuje příměs jiného prvku v polovodiči.

More about us

About

Expert Team

Vivamus eget neque lacus. Pellentesque egauris ex.

Award winning agency

Lorem ipsum, dolor sit amet consectetur elitorceat .

10 Year Exp.

Pellen tesque eget, mauris lorem iupsum neque lacus.

You might be interested in

,'Dotování','křemík','Elektrický izolant','selen','germanium','Kovy','Elektrický vodič','Elektrická energie','Elektrické napětí','Chemický prvek','fosfor','atom'

Atom

Dotování

Dotování je finanční podpora poskytovaná jednotlivcům, společnostem nebo organizacím ze státního rozpočtu nebo jiného veřejného zdroje.

Fosfor

Germanium

Kovy

Křemík

Křemík je chemický prvek s označením Si a atomovým číslem 14 v periodické tabulce.

Selen