Poluprovodnici Poluprovodnički materijali predstavljaju osnovu moderne elektronike Energetski procep predstavlja minimalnu energiju neophodnu da elektron.

Παρουσίαση με θέμα: "Poluprovodnici Poluprovodnički materijali predstavljaju osnovu moderne elektronike Energetski procep predstavlja minimalnu energiju neophodnu da elektron."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Poluprovodnici Poluprovodnički materijali predstavljaju osnovu moderne elektronike Energetski procep predstavlja minimalnu energiju neophodnu da elektron izađe iz valentnog opsega Specifična električna otpornost poluprovodnika je u opsegu of 10-6 Ωm do 1010 Ωm Najvažniji poluprovodnički materijali su: Silicijum (Si) Germanijum (Ge) Galijum-Arsenid (GaAs) Energetski procep je za većinu materijala manji od 3 eV, premda postoje poluprovodnici i sa nešto većim procepom (do 9 eV)

2 Poluprovodnici Energija elektrona odgovara nekim diskretnim energetskim nivoima Izolatori imaju veoma širok zabranjeni opseg između valentnog i provodnog opsega Poluprovodnici imaju uzan zabranjeni opseg između valentnog i provodnog opsega Kod metala valentni i provodni opseg su veoma blizu

3 Kristalna struktura čistog silicijuma
Poluprovodnici Čist kristal silicijuma ima strukturu koja se sastoji od atoma sa četiri kovalentne veze prema susednim atomima Valentne veze se mogu pokidati, odnosno pojedini elektroni mogu dobiti dovoljno energije da pobegnu iz atoma i postanu slobodni elektroni Nedostajući elektron u valentnoj vezi se zove “šupljina” i ponaša kao pozitivno naelektrisanje Elektron iz neke od susednih valentnih veza može popuniti mesto nedostajućeg elektrona u šupljini tako da atom ponovo postane neutralan. Ovo je ekvivalentno sa kretanjem šupljina Kristalna struktura čistog silicijuma

4 N tip poluprovodnika Provodljivost silicijuma se može povećati ukoliko se određeni materijali dodaju u kristalnu strukturu. Ovaj proces se naziva dopiranje silicijuma Materijali kao što su fosfor, arsen, kao i drugi elementi koji imaju pet valentnih elektrona (elementi pete grupe), dovode do povećanja broja slobodnih elektrona ukoliko se dodaju silicijumu. Ovakve nečistoće se nazivaju donorskim nečistoćama. Dopirani silicijum se naziva n-tip silicijuma Broj slobodnih elektrona u n-tipu silicijuma je određen koncentracijom donorskih nečistoća Kristalna struktura silicijuma sa donorskim nečistoćama

5 Dopirani poluprovodnik ostaje električno neutralan
P tip poluprovodnika Ukoliko se u kristalnu strukturu silicijuma dodaju male količine materijala sa tri valentna elektrona, kao što su na primer bor, indijum ili drugi elementi treće grupe, pojaviće se dodatne šupljine Ovakve nečistoće se nazivaju akceptorskim nečistoćama, a ovako dopirani silicijum, silicijumom p-tipa Dopirani poluprovodnik ostaje električno neutralan Kristalna struktura silicijuma sa akceptorskim nečistoćama

6 Električno ponašanje PN spoja
Poluprovodnike P i N tipa možemo spojiti u PN spoj Pojavljuje se unutrašnje električno polje usled rekombinacije elektrona i šupljina na spoju P i N tipa poluprovodnika

7 Nepolarisan PN spoj potencijalna razlika zaprečnog sloja (oblasti prostornog tovara) je U0 - struja elektrona i šupljina Ii - struja sporednih nosilaca Is

8 Pozitivno polarisan PN spoj
Ukoliko se PN spoj pozitivno polariše, dolazi do smanjenja oblasti prostornog tovara Ako je napon polarizacije veći od napona potencijalne barijere, U0, PN spoj počinje da provodi

9 Inverzno polarisan PN spoj
Ukoliko se PN spoj inverzno polariše, dolazi do širenja oblasti prostornog tovara čime se dodatno blokira protok naelektrisanja PN spoj predstavlja najprostiji poluprovodnički element koji altenativno zovemo dioda

10 - karakteristika diode
UT predstavlja napon potencijalne barijere Za silicijumske diode UT je u opsegu od 0,6 do 0,8 V Za germanijumske diode UT je oko 0,2 V Ukoliko se napon inverzne polarizacije dovoljno poveća, na nekom naponu Ub, doći će do proboja i dioda će početi da provodi

11

12 Posebne vrste PN spojeva
termistor varikap dioda fotodioda led dioda tunelska dioda Zener dioda

13 Zenerove ili probojne diode
Konstruišu se da rade u oblasti inverzne polarzacije Dioda može da radi i u oblasti proboja, pod uslovom da ne dolazi do pregrevanja diode (toplota je proporcionalna proizvodu struje, napona i vremena)

14

15 Usmeravanje naizmenične struje
- Jedna od najvažnijih primena dioda je za usmeravanje naizmenične struje - idealni usmerač - idealni ispravljač

16 Jednofazno polutalasno usmeravanje
- statička otpornost diode R - Karakteristika diode se linearizuje, radi lakše računice

17

18 Jednofazno polutalasno usmeravanje
- od w  t = 0 do wt = p

19 Jednofazno polutalasno usmeravanje
Srednja vrednost struje Srednja snaga potrošača Efektivna vrednost struje Ukupna snaga Koeficijent korisnog dejstva Jednofaznim polutalasnim usmeravanjem je moguće postići efikasnost od 40,5% pod uslovom da je statička otpornost diode mnogo manja od otpornosti potrošača

20 Dvofazno polutalasno usmeravanje

21

22 Srednja vrednost struje
Dvofazno polutalasno usmeravanje Srednja vrednost struje

23 Dvofazno polutalasno usmeravanje
Srednja snaga potrošača Efektivna vrednost struje Ukupna snaga Koeficijent korisnog dejstva Dvofaznim polutalasnim usmeravanjem je moguće postići efikasnost od 81% pod uslovom da je statička otpornost diode mnogo manja od otpornosti potrošača

24 Jednofazno punotalasno usmeravanje
Srednja vrednost struje:

25

26 Faktor talasnosti

27 - jednofazno polutalasno usmeravanje
- dvofazno polutalasno ili jednofazno punotalasno usmeravanje

28 - kapacitivni filter vezan na kraj jednofaznog polutalasnog usmerača

29

30 - kapacitivni filter vezan na kraj dvofaznog polutalasnog ispravljača

31 LC filter

32 Dioda kao ograničavač napona

33 Višefazno usmeravanje

34 Srednja vrednost napona:
Višefazno usmeravanje Srednja vrednost napona: