Vypracovala: Jana Zárecká
Doteraz ste sa učili o vodičoch elektrického prúdu alebo naopak o nevodičoch, čiže izolantoch.
Vieme, že vodiče sú tie látky, ktoré vedú elektrický prúd, lebo majú dostatok voľných častíc s elektrickým nábojom – v kovoch sú to voľné elektróny, v roztokoch elektrolytov voľné ióny a v ionizovaných plynoch voľné elektróny a ióny.
Izolanty neobsahujú voľné častice s elektrickým nábojom alebo ich je veľmi málo.
Existujú však aj látky, ktoré za určitých podmienok môžu tiež viesť elektrický prúd. Nazývajú sa polovodiče. Tieto látky sú súčasťou mnohých súčiastok, bez ktorých by nebola možná súčasná vyspelá elektronika. Nachádzajú sa napríklad v televízoroch, kalkulačkách, počítačoch....
Čisté polovodiče sa pri izbovej teplote správajú takmer ako elektrické izolanty. Obsahujú totiž veľmi málo voľných elektrónov. Ak však polovodič ohrejeme, zistíme, že ich odpor s rastúcou teplotou klesá. Takto sa správa napríklad kremík, kedy pri jeho ohriatí dôjde k uvoľneniu niektorých jeho elektrónov.
Inokedy sa polovodič stáva vodičom aj pri nízkych teplotách, čo dosiahneme primiešaním vhodného prvku do jeho atómu.
Vezmeme si napríklad kremík: V každom reálnom kryštáli kremíka je určitý počet uzlových bodov kryštálovej štruktúry, ktoré nie sú obsadené atómami. Do týchto bodov je možné vhodným postupom umiestniť napríklad atómy arzénu. Tieto majú vo vonkajšej vrstve päť elektrónov, pričom na väzbe s kremíkom sa podieľajú len štyri z nich. Takže jeden z nich sa môže uvoľniť. Pri pripojení zdroja napätia je pohyb týchto voľných elektrónov usmernený – od zápornému pólu zdroja ku kladnému.
Vedenie elektrického prúdu v tomto polovodiči je spôsobené voľnými elektrónmi. Elektróny majú záporný elektrický náboj, preto sa takéto polovodiče nazývajú polovodiče typu N.
V kryštáli kremíku môžeme niektoré atómy nahradiť aj atómami iného prvku, ktorý má vo vonkajšej vrstve len tri elektróny, napríklad indiom. Tieto tri elektróny vytvoria väzbu s tromi susednými atómami kremíka. Pri štvrtom atóme kremíka bude preto chýbať jeden elektrón, čím tam vznikne voľné miesto. Toto miesto môže zaplniť elektrón s vonkajšej vrstvy susedného atómu, tým sa uvoľní nové miesto. Takto nastane v kryštáli pohyb voľného miesta.
Toto voľné miesto si predstavujeme ako časticu s kladným elektrickým nábojom, ktorú nazývame diera. Po pripojení zdroja napätia je pohyb dier pôsobením elektrického poľa usmernený – od kladného póla zdroja k zápornému.
Vedenie elektrického prúdu v tomto polovodiči je spôsobené voľnými dierami. Tieto polovodiče nazývame polovodiče typu P.
Úlohy:
1. Čo sú polovodiče?
2. Ako sa polovodič stane vodičom?
3. Čím je spôsobené vedenie elektrického prúdu v polovodičoch typu P a čím v polovodičoch typu N?
Použitá literatúra:
Fyzika pre 8.ročník základných škôl