Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 23 dotazů obsahujících »polovodič«
16) Tranzistory
12. 05. 2003
Dotaz: Zajímalo by mě, kolik a jaké jsou druhy tranzistorů a jejich využití. (Lucie Píšová)
Odpověď: Milá Lucie,
tranzistory patří mezi tzv. aktivní polovodičové prvky, stejně jako například
diody. V současné době se jich vyrábí mnoho různých modifikací. Obecně je
můžeme rozdělit do dvou základních skupin - unipolární a bipolární. Obě
tyto skupiny můžeme dál rozdělit podle různých hledisek na další
podskupiny. Existují například bipolární tranzistory nízkofrekvenční,
vysokofrekvenční, výkonové nebo s malým výkonem apod.
Bipolární tranzistory obsahují dva polovodičové přechody PN. Jde tedy o
tranzistory typu P-N-P nebo N-P-N, ze kterých jsou vyvedeny tři elektrody
- báze, emitor a kolektor. Uplatňuje se v nich děrová i elektronová
vodivost (jedna je vždy ve většině - tzv. majoritní, druhá v menšině -
minoritní).
Unipolární tranzistory, jak už název napovídá, mají pouze děrovou nebo
elektronovou vodivost. Rozdělujeme je podle typu vodivého kanálu - s vodivým
kanálem typu P nebo N, a podle technologie.
Nejčastěji se vyrábějí tranzistory germaniové a křemíkové. Jejich
uplatnění v praxi je velmi široké. Další podrobnější informace si přečtěte
například na následujících stránkách: http://www.io.freehosting.cz/ - vlastnosti tranzistorů ,
http://sweb.cz/skriptum/elektro/Tranzist.htm .
Jak funguje unipolární tranzistor se dočtete zde:
http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/kap2/2_3_2.html .
Dotaz: Mám dvě otázky. První se týká elektrolýzy, která probíhá v rozříznutém
citrónu za pomoci Cu a Zn elektrody (pokus ZŠ). Zajímalo by mě, jaké
reakce probíhají uvnitř citrónu.
Dál bych ráda věděla něco bližšího o působení rezistorů v el. obvodu.
Pokud předpokládám, že el.proud je proud elektronů, jakým způsobem rezistor
proud zmenší? Domnívám se, že nějakým (mě neznámým) způsobem "pohlcuje"
volné elektrony. Mohli byste napsat něco bližšího? (M.Vaněčková)
Odpověď: 1. Funkce galvanického článku je založena na přechodu iontů kovu elektrod do
elektrolytu. V daném případě se vytvářejí zřejmě soli kyseliny citrónové,
případně další i složitější organické soli. Článek by pracoval i s vodním
roztokem NaCl, jak to předváděl Alessandro Volta v roce 1800. Sestavil řadu
kovů podle rostoucího kontaktního potenciálu a podle této rady lze vybrat
materiály pro galvanické články. Napětí naprázdno by mělo tedy záviset jen
na materiálu elektrod, kontaktní potenciál je obrazem elektronové struktury
atomu. Kvalita článku, tedy jeho vnitřní odpor a tím i svorkové napětí při
odběru proudu, závisí pak na elektrolytu. Jak lze článek krátkodobě zatížit,
jak je odolný proti samovybíjení je zase další technologický problém. Dnešní
články jsou výsledkem intenzívních snah fyzikálních chemiků a mají stále
menší rozměry a dávájí stále větší výkony. Hodně v této oblasti, myslím,
pracuje Ústav fyzikální chemie a elektrochemie J. Heyrovského AV ČR.
2. Proud ve vodiči je výsledkem vzájemného působení mezi elektrony a zejména
mezi elektrony a atomy materiálu. Ohmův zákon ve svém prostém tvaru skrývá v
sobě složité mechanismy těchto interakcí. Elektrony jako částice s
elektrickým nábojem by se v elektrickém poli měly pohybovat se stále
rostoucí rychostí, tedy rovnoměrně zrychleně. Skutečnost, že proud se za
velmi krátký čas (řádově 10-14 s) ustálí na stacionární (časově
neproměnné) hodnotě, je důsledek právě těchto interakcí. V kovech v
pokojových teplotách převládá rozptyl elektronů na atomech (nebo iontech)
kmitajících kolem rovnovážných poloh. Čím větší je teplota, tím více atomy
kmitají a tím je odpor kovů větší. V nízkých teplotách se uplatní rozptyl
elektronů na nepravidelnostech mřížky (různé atomy ve slitinách), poruchách
mřížky (vakance, dislokace, hranice zrn) a je proto teplotně nezávislý.
Odpor kovů tedy v nízkých teplotách neklesne k nule ale k nějaké teplotně
nezávislé hodnotě. Výjimku tvoří supravodiče, v nichž proud vedou spárované
elektrony - kuperony, které efektivně s mřížkou neinteragují a odpor tedy
klesne na čistou nulu. V polovodičích závisí odpor především na množství
nositelů náboje - elektronů nebo děr, které mají dostatečnou tepelnou
energii k překonání energetické bariéry zakázaného pásu energií. Odpor
polovodičů s rostoucí teplotou klesá.
Elektrony tedy v rezistoru ztrácejí energii, kterou předávají mřížce atomu,
která se tím zahřívá. Říká se tomu Jouleův jev a Jouleovo teplo. Takhle topí
přímotopy a hřeje i žárovka, kromě svícení, což je jiná forma přemeny
energie elektronů. Elektrické náboje se nemohou nikde ztrácet, platí zákon
zachování náboje.
Dotaz: Rád bych se dozvěděl o tom, jak funguje na fyzikální úrovní chip a jak
funguje celý počítač. (Josef Pugner)
Odpověď: Milý kolego,
cesta je zřejmá, ale dlouhá: nejdřív je potřeba pochopit, jak fungují
jednotlivé polovodičové součástky, posléze jak z polovodičových součástek
sestavit logické obvody, jak to realizovat na jedné placičce křemíku, co
všechno potřebuje mít v sobě počítač a jak to všechno realizovat. Celé
lidstvo se to učilo dost dlouho, takže jistě nepředpokládáte, že Vám to v
pár větách vysvětlíme. Nejpřímovatější cesta je asi přihlásit se ke studiu
na nějaký vhodný obor na FEL ČVUT, po absolvování studia budete vědět víc,
ale zdaleka ne všechno... Zkuste se pro začátek podívat například na
adresu
http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/ .
Dotaz: Sháním co nejvíc informací o polovodičových součástkách, zejména VA
charakteristiky a takovou tu omáčku okolo jako použití a význam.
Nevíte náhodou o pár zajímavých odkazech? (Jan Havelka)
Dotaz: Kde seženu nějaké ucelené
informace o měničích, měničích v medicíně, piezoelektřině, polovodičích a
elektrodynamickém mikrofonu?
(Roman Grametbauer)
