Úvod

1.8. Vedení elektrického proudu v polovodičích

        Polovodiče jsou zvláštní prvky nebo slitiny, které se (zjednodušeně řečeno) v čistém stavu chovají jako izolanty, ale dotujeme-li krystalovou mřížku vhodnou příměsí, kteráž s polovodičem sdílí elektrony, vzniknou v ní místa s nedostatkem elektronů zvaná díry, nebo naopak nadbytečné elektrony. Polovodič s dírami nazýváme P (pozitivní) a s elektrony N (negativní). Vedení proudu v něm pak probíhá jako pohyb elektronů, nebo děr.         Spojíme-li polovodič typu P s N, vznikne přechod PN. Po připojení na zdroj el. proudu podle obrázku začnou elektrony ze zdroje vstupovat do části N a z části P se druhým vodičem vracet zpět, zatímco na přechodu budou díry z P rekombinovat s elektrony z N. Jinak řečeno, elektron pokaždé zaplní díru, čímž se z nich stane neutrální atom a ten se již navenek nijak neprojevuje. Vzápětí se ovšem vrátí do původního stavu a vše může klidně pokračovat dál.         Pokud bychom obrátili polaritu zdroje, elektrické pole by přitahovalo elektrony i díry směrem od přechodu a proto by proud nemohl procházet. Tento princip je mimo jiné využíván v polovodičových diodách k usměrňování proudu.
        Historie používání polovodičů vypadá asi takto: Od začátku dvacátého století se používal nerost zvaný galenit, jehož krystaly se dávaly do detektorů v krystalkách. Konstrukčně byly uspořádány tak, že ve skleněném pouzdře se nacházel přírodní krystal galenitu, jehož se dotýkal hrot železné pružinky, jejíž pozice byla nastavitelná. Pro výkonové aplikace se vyráběly plošné selenové usměrňovače, jejichž používání vydrželo až do sedmdesátých let. Od padesátých let se vyráběly germaniové hrotové diody s krystalem germania, na něž tlačil hrot wolframového drátku, případně pro spínací účely mosazný drátek se zlatým horotem. Selenový usměrňovač byl nahrazen plošnou diodou z germania a india, jenž se začaly používat i ke konstrukci tranzistorů. V sedmdesátých letech došlo i na dnes používaný křemík. Koncem osmdesátých let se pro mikrovlnné aplikace začal používat galiumarsenid.
        Nutno ještě poznamenat, že díry se nepohybují jako celé atomy, neboť jejich poloha v krystalové struktuře je pevná, ale dochází vždy k přeskoku elektronu, čímž z neutrálního atomu který opusil vznikne díra a naopak díra do které skočil se stane neutrálním atomem.

<< Předchozí      Obsah      Další >>