Polovodiče

Polovodiče jsou látky, které jsou za určitých podmínek vodivé.

Rozlišujeme čisté polovodiče (Ge – germanium, Si – křemík) a příměsové.

Vlastní polovodiče se stávají vodivé se zvyšující se teplotou, protože se elektrony uvolňují z vazeb a mohou přenášet elektrický náboj.

Termistor – elektrická vodivost roste s teplotou. Využití: digitální teploměry, regulace teploty.

Fotorezistor– elektrická vodivost roste s osvětlením. Využití: ovládání dveří, zabezpečovací zařízení, expozimetry ve fotoaparátech...

Rozlišujeme příměsové polovodiče typu N a typu P.

Do krystalové mřížky polovodiče typu N se přidává příměs prvku s větším počtem valenčních elektronů (například arsen, fosfor). Tyto příměsi se nazývají donory (dárci).  Přebývající elektrony jsou velmi slabě vázány a již při nízkých teplotách se uvolňují a volně pohybují v krystalu. Např. přidáním arsenu As do křemíku Si.

Do krystalové mřížky polovodiče typu P se přidává příměs prvku s menším počtem valenčních elektronů (například hliník, bór). Tyto příměsi se nazývají akceptory (příjemci).  Např. přidáním india In do křemíku Si.

Při dotyku polovodičů typu P a N začnou elektrony pronikat tepelným pohybem (difúzí) do polovodiče typu P. Tyto elektrony vyplní „díry“ a podél spoje se vytvoří tenká vrstva téměř bez volných nosičů náboje – hradlová vrstva.

Přebytek v okrajové části polovodiče typu P a jejich nedostatek na okraji polovodiče typu N vede ke vzniku elektrického pole, které brání pronikání dalších elektronů do hradlové vrstvy.

Dáme-li vedle sebe polovodič typu P a polovodič typu N vznikne přechod PN.  Tento přechod vede elektrický proud jen v propustném směru. K polovodiči typu P musí být připojena kladná a k polovodiči typu N záporná svorka zdroje. Při opačném zapojení PN přechod elektrický proud nevede.

Přechod PN se používá u moderních polovodičových součástek jako je tranzistor,  dioda, integrovaný obvod a mikroprocesor.

Součástka s jedním P-N přechodem je polovodičová dioda. (Využívá se například při přeměně střídavého napětí na stejnosměrné.)

Tranzistor je polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN. Je základem  integrovaných obvodů - např. procesorů, pamětí... Má schopnost zesilovat signál.

Integrovaný obvod je propojení součástek elektrického obvodu na polovodičové destičce.

Mikroprocesor je velmi složitý integrovaný obvod, který vykonává počítačový program uložený v operační paměti počítače. Intel, AMD, IBM, Motorola ...