Ontola > Fyzika > diskuze
| Nahlásit

Přechod PN zapojený v propustném směru...?

Dobrý den, chctěl bych se zeptat na následující: zapojení diody (přechodu PN) v propustném směru. Všude na internetu píšou - Spojíte Polovodič tipu P a polovodič tipu N. Po spojení se začnou difuzí šířit elektrony (-) a díry (+) a v místě spoje polovodičů se sloučí a zaniknou - zrekombinují. V tom místě zbydou jen pevně usazené, nepohyblivé ionty, které vytvoří elektrické stacionární pole a to zabrání dalšímu průchodu volných nabitých částic = vzikne přechod PN. Když ho zapojím v 'propustném směru' do el. obvodu (tam kde zbyly kladné díry zapojíme kladný pól a tam kde zbyly elektrony záporný, tím se budou částečky tlačit na druhou stranu a vlastně el. pole přechodu PN které jim v tom pohybu na druhou stranu bránilo překonají), tak se prý dostanou díry i elektrony do celého objemu polovidiče a může tedy skrz polovodič díky nim procházet prod. (dyžtak je to vysvětlený např tady: http://cs.wikipedia.org/wiki/P%C5%99echod_P-N) A všichni skončí tím že řeknou ...a tak může polovodičem procházet proud. Jenže podle mě hned po tom, co díry a elektrony překonají přechod PN se smísí a hned zrekombinují-sloučí se a zaniknou. Takže tam nezbyde ani jedna částice schopná vést proud a 'zapojení v propustném směru' SE NEKONNÁ! (:D) vyveďte mě prosím z omylu. Dík Pepa
Témata: fyzika

9 reakcí

| Nahlásit
Čerstvé elektrony "přitékají" ze zdroje a díra je zase jen "chybějící" elektron. Díry se dolňují se tím, že si zdroj na opačné straně přehodu "krade" elektrony z krystalové mřížky. Protože jak díry, tak elektrony se mohou v krystalové mřížce pohybovat, putují, popoháněny el. polem zdroje, k přechodu, kde rekombinují.
| Nahlásit
Představ si to tak, že díry jsou vlastně kladné částice, které vznikají u elektrody, která má kladné napětí tím, že ze struktury polovodiče jsou odebírány elektrody. Na uvolněné místo přweskakují elektrony z hlubší vrstvýz polovodiče typu P a tím vznikají díry v hlubší vrstvě a tak se díry posouvají stale hlouběji do polovodiče. Nakonec se celý objem polovodiče zaplní děrami. Dybybychom na polovodič připojili přímo druhou elektrodu, poteče polovodičem elektrický proud. To k chování polovodiče typu P Polovodič vede proud jen tehdy, jestli z něj přiložená elektroda odebírá elektrony.
Polovodič typu N pracuje jinak - obsahuje místa, kde v neutrálním stavu není elektron, ale "vejde" se tam. Když připojíš dvě elektrody, tak záporná elektroda injikuje elektrony, které pochodují ("proskakují") hmotou polovodiče a polovodičem prochází proud.
Teď na sebe položíme polovodič typu p a N, na polovodič typu N přiložíme zapornou elektrodu. Ta do polovodiče typu Ninjikuje elektrony, které proskakují k přechodu. Kladná elektroda vytváří v polovodiči typu P díry, a přeskoky elektronů se díry posunují směrem k přechodu. Na přechodu elektrony z polovodiče typu N přeskakují do děr a zaplní je. Přechodem teče proud.
Na přechod N nyní připojíme kladnou elektrodu. Ta nemůže do polovodiče injektovat elektrony. Pokud v polovodiči existovaly nějaké volné elektrony, budou odebrány. Podobná situace vzniká v polovodiči P, záporně nabitá elektroda brání vzniku děr. Na přechodu díry vznikat nemohou, protože elektrony nejsou odebírány.
| Nahlásit
Jo je to vlastně logický. Děkuju už to chápu. Přesvědšili ste mě že může v kladném směru procházet proud, ale jelikož sem šťoural, začal sem pochybovat že v záporném směru proud neteče. :D Když připojím kladnou elektrodu k tipu N, tak ale může působit i o kousek dál v tipu P. Vysaje z tipu P elektron, ten proleze přez tip N a hurá dál do drátu. Do díry po elektronu zase záporná elektroda doplní elektron, kterej je zase vysán... a proud teče. Vim že zas nemam pravdu, ale neznam správnou odpověď... :D Dík zase Pepa
| Nahlásit
To co říkáš sice také funguje, ale vyžaduje to daleko vyšší napětí - dojde k průrazu přechodu. V tomto stavu je na přechodu velká napěťová ztráta a tudíž i velký ztrátový výkon a pokud není proud přechodem omezený vnějším obvodem, přechod se přehřeje a dojde k jeho zničení. Rozdíl napětí v průchozím směru( N-,P+) a závěrném směru (N+,P-) je dán materiálem polovodiče a konstrukcí přechodu a může být značný, u křemíkových polovodičů je napětí v propustném směru asi 0,6V, v závěrné směru až asi 1000V (podle materiálu a konstrukce přechodu).
| Nahlásit
Díky
| Nahlásit
Pořát nad tim musim přemejšlet, ale neni mi ještě uplně jasný co způsobuje to, že je k tomu zapotřebí větší napětí. Na přechodu PN uprostřed v části P jsou nepohyblivé anionty a v části N jsou zas nepohyblivé kationty. Kdybych tedy připojil kladný náboj na N a záporný na P, všechny elektrony by byly vysáty a díry zaplněny. Pak by katoda vysála z polovodiče P elektron a přez přechod by ho lehce dostala, protože by vlastně sklouzl z části plné aniontů (které ho odpuzují) do oblasti kationtů (ty ho přitahují). Pak by už jen přeskákal po volných 'ručičkách' prvků z 5.A skupiny a (jak už sem psal) hurá dál do obvodu. Tohle mi připádá mnohem méně namáhavé, než když musí zdroj 'přetlačovat' to stacionární pole na přechodu. Taky vlastně když PN není připojen do žádného obvodu, tak střed tvořený kationty (N) a anionty (P) nedovolí sice průchod dírám, ale elektronům ano (z té samé strany). Když by se úplně uprostřed najednou objevil elektron, tak kam by ho el. pole iontů strhlo?-ke kladným iontům do části N. Proto si myslim že elektrony můžou přetéct přez přechod z polovodiče P do N.
| Nahlásit
Musíme to trochu upřesnit. Pokud nedojde k průrazu, nevznikají díry a volné elektrony v důsledku přiloženého elektrického napětí, ale tepelným pohybem a je jich omezený počet. Na styku obou typů polovodičů dochází spontánně k rekombinaci a dojde ke vzniku napětí mezi oběma typy polovodiče - polovodič typu N se nabije kladně, polovodič typu P se nabije záporně. A současně v oblasti přechodu žádné volné elektrony ani díry nejsou. Když teď do polovodiče typu N dodáš elektrony a z polovodiče typu P budeš elektrony odebírat, vzniklé napětí se zruší vnějším napětím (u Ge asi 0,2V, u Si asi 0,6V) a polovodičem bude procházet proud. Pokud ale bude přiložené napětí opačné, oblast bez vodičů (děr a volných elektronů) se bude zvětšovat do té doby, dokud vnější napětí nebude tak velké, že povede k vytváření nových děr a volných elektronů i v oblasti přechodu - dojde k průrazu. V důsledku tepelného pohybu vznikají volné elektrony a díry i mimo vazby s příměsovými atomy, ale je jich velmi málo za běžné teploty. Přesto jejich množství s teplotou exponenciálně roste (minoritní nosiče). Důsledek toho je že:
S klesající teplotou klesá vodivost polovodičů v důsledku pomalejšího vzniku děr a volných elektronů. Funkčnost polovodičových součastek je proto omezena mezní teplotou zdola. Pod mezní teplotou dramaticky roste odpor součástek v propustném směru.
S rostoucí teplotou roste vznik volných elektronů a děr i bez vlivu příměsí zvětšuje se množství minoritních nosičů náboje a roste t.zv. zbytkový proud v závěrném směru.
Oba pochody vedou k tomu, že polovodičové součástky jsou schopné pracovat jen v omezeném rozsahu teplot, většinou v rozmezí -20 až 100°C. Ale liší se to podle typu materiálu.
| Nahlásit
Tomu rozumim, jen mi neni jasný proč je potřeba větší napětí v závěrném směru. Ten princip. Promiňte že sem tak natvrdlej.. :D
| Nahlásit
Nebo se zeptam jinak. Dvěma různejma otázkama na tu samou věc co mi pořát vrtá hlavou. První: V polovodiči P tvoří ty nehybné anionty prvek z 3.A s jedním nadbytečným elektronem a v polovodiči N prvek z 5.A s chybějícím elektronem. Uprostřed na přechodu se dotýkaj. Po zapojení neprůchozím směrem se celá část P nasytí elektronama a je tam mnoho těch prvků z 3.A. Z N se zas vysajou a prvky z 5.A jsou hladové. Uprostřed se dotýkaj, tak ty elektrony z Pčka nepřeskáčou do Nka? Vždyť takhle to musí fungovat i bez zapojení do obvodu, všechno se chce zbavit svojí přebytečné energie. A druhá z otázek: Po zapojení nepropustným směrem jsou v Pčku díry přitahovány ke kraji-ale díry jsou jen důsledkem pohybu elektronů v opačném směru- takže elektrony se v Pčku pohybují ke středu, a pak dál do polovodiče N.
 Anonym
Odpovídat lze i bez registrace. Dodržujte pravidla Ontoly
Vložit: Obrázek