POLOVODIČOVÁ HISTORIE
5. Vodiče, nevodiče, polovodiče
(Další kapitoly: 1. Úvod ,
2. Polovodičový pravěk,
3. Začíná zlatý věk polovodičů ,
4. Věk mikroelektroniky,
6. Vlastní polovodiče,
7. Nevlastní polovodiče)
Ze zkušenosti víme, že některé látky elektrický proud vedou, zatímco jinými proud neprochází. Z tohoto hlediska rozdělujeme látky do tří skupin, které se liší svým měrným odporem:
- Vodiče obsahují velké množství volných elektrických nábojů (elektronů, iontů), které po připojení zdroje napětí vedou elektrický proud. Typickými vodiči jsou kovy.
- Nevodiče neboli izolanty neobsahují prakticky žádné volné náboje a proto elektrický proud nevedou. Výbornými izolanty jsou např. plasty nebo sklo.
- Polovodiče jsou látky, které se za určitých podmínek chovají jako izolanty, ale při změně těchto podmínek se mohou chovat jako vodiče. Vodivost polovodičů silně závisí na teplotě, na osvětlení a na čistotě krystalové mřížky. Nejvýznamnějšími polovodiči jsou křemík a germanium.
Vodič (kov) - Nevodič (porcelán) - Polovodič (křemík)
Co jsou polovodiče
Z chemických prvků se dnes používá především křemík Si. Pohledem do Mendělejevovy tabulky zjistíme, že jeho atomy mají 14 elektronů. Deset z nich je pevně vázáno k jádru a zbývající čtyři jsou jen málo poutány k jádru – říká se jim valenční elektrony. V krystalové mřížce čistého křemíku jsou atomy uspořádány tak, že každý atom je prostřednictvím valenčních elektronů vázán se čtyřmi sousedními atomy.
Vlastnosti polovodičů mají kromě křemíku, germania nebo selenu také některé chemické sloučeniny, například galiumasenid (GaAs), sulfid kademnatý (CdS) nebo sulfid zinečnatý (ZnS).
Srovnání kovů a polovodičů
Kovy i polovodiče sice vedou elektrický proud, ale jejich vlastnosti se v mnohém velmi liší. Hlavní rozdíly jsme shrnuli do následující tabulky:
Kovové vodiče:
- jejich krystalová mřížka obsahuje obrovské množství volných elektronů, nezávisle na vnějších podmínkách
- mají velmi malý měrný odpor
- elektrický proud vedou pouze volné elektrony
- při zahřátí se zvětšuje jejich odpor
- osvětlení nemá vliv na jejich odpor
- příměsi a nečistoty zvětšují jejich měrný odpor
|
Polovodiče:
- počet volných nábojů (záporných elektronů nebo kladných „děr“) závisí na vnějších podmínkách
- mají větší měrný odpor než kovy
- elektrický proud vedou volné elektrony, případně kladné "díry"
- při zahřátí se zmenšuje jejich odpor
- při osvětlení se zmenšuje jejich odpor
- vhodné příměsi výrazně zmenšují jejich měrný odpor a mění typ vodivosti (N nebo P)
|
<<< PŘEDCHOZÍ KAPITOLA
NÁSLEDUJÍCÍ KAPITOLA >>>