poluprovodnicki ispravljaci

8/13/2019 poluprovodnicki ispravljaci

1/31

POLUDOVII- SVOJSTVA IPRIMJENA

3. nastavna cjelina


2/31

PODJELA POLUVODIKIHMATERIJALA

Poluvodiki materijali imaju elektrinu otpornost izmeu 10 -5 m 10 4 m. Posjeduju negativni temperaturni koeficijent otpora.

Nositelji elektrine struje kod poluvodia

su elektroni po vodljivoj stazi i upljine povalentnoj stazi. Spojeve tvore kovalentnomvezom: stvaranjem zajednikih elektronskih parova.

Poluvodiki materijali mogu se podijeliti na: prirodne elemente, prirodne kemijske spojeve (i legure), umjetno nainjene spojeve (keramika).

Poluvodi kikemijskielement

Zabranjenienergijski pojas

EG eV bor 1,1ugljik 5,2silicij 1,1germanij 0,75

kositar 0,08fosfor 1,5arsen 12antimon 0,12sumpor 2,5selen 17

telur 0,36 jod 1,25


3/31

PODJELA POLUVODIKIH MATERIJAL U drugu skupinu poluvodikih materijala spadaju: oksidi (bakreni oksidul Cu 2O, Fe 2O3), sulfidi (PbS, CdS, ZnS), selenidi (InSe), teluridi, karbidi (SiC), fosfidi, neke legure metala.Keramike poluvodii tvore se, najee, od karbida silicija, karbida boraugljika, pomijeanih s keramikom izolacijskom masom.Znaajke elemenata i sklopova izraenih iz poluvodikih materijala su: - dug vijek trajanja, - malen volumen,- mala teina, - jednostavna izrada (relativno),- velika mehanika vrstoa, - diode i tranzistori nemaju strujnih krugova za zagrijavanje,- snaga napajanja je neznatna,- mala ustrajnost (inercija), - ekonomina izrada.U prvom redu misli se na prednosti poluvodikih elemenata pri usporedbi saelektronskim cijevima. Nedostaci su, u odnosu na cijevi, manja snaga, te vea osjetljivost na poviene temperature i na radioaktivna zraenja.


4/31

PODJELA POLUVODIKIH MATERIJAL Na poetku razvoja poluvodike tehnologije temeljni materijal je biogermanij (1948. - 1960. godine). Meutim, buran razvoj poluvodike tehnologije, posebice mikroelektronika, je doivjela otkriem planarnog

postupka kod kojega je temeljni materijal silicij. Od 1979. godine mnogo panje posveeno je galij-arsenidu, iznimno perspektivnom poluvodikom materijalu.Kako velik broj poluvodia spada u treu skupinu, umjetno stvorenespojeve, razraeno je vie naina kojima se dobiva monokristal, odnosno

postupaka rasta monokristala (postupak Czochralskog, postupak lebdee zone, Bridgemanov postupak, itd.). Monokristali poluvodia su naje oblik u kojem se rabe poluvodiki materijali. Rastom se dobivajumonokristali u obliku tapa, iz kojih se rezanjem dolazi do wafera (tankih ploica). One mogu posluiti kao klica za rast kristalaepitaksijalnim postupkom. Homoepitaksijom se naziva ako su klica ikristal koji raste iz istog materijala. Tada se klica naziva supstratom. Ako

raste drugi materijal na supstratu, ali s istim tipom kristalne reetke, radise o heteroe itaksi i .


5/31

NA ELO VOENJA U POLUVODI IMATIPOVI POLUVODIA

Atomi poluvodikih materijala spajaju se kovalentnim vezama, tvorei parove elektronazajednikih za oba atoma. Takve veze su vrste. Pri temperaturi apsolutne nule nemaslobodnih elektrona. Pri poveanju temperature neke se veze kidaju i postoji odreeni

broj slobodnih elektrona. Tada, uz djelovanje elektrinog polja dolazi do odreene vodljivosti. Dodavanjem peterovalentne primjese (npr. N, P, As, Sb - antimon, Bi) uisti monokristal germanija ili silicija (etverovalentni) primjesa e se kovalentnimvezama vezati sa etiri susjedna Si ili Ge atoma,a peti elektron primjese ostaje slobodan.Uslijed termikog gibanja slobodni elektroni,dobiveni na takav nain, gibat e se krozkristalnu strukturu kaotino, a kada djelujevanjsko elektrino polje protjecat e

elektrina struja. Ovako dobiveni poluvodi naziva se poluvodiem N-tipa (negativnogtipa) jer u njemu elektrinu struju predstavljagibanje slobodnih elektrona. Peterovalentniatom primjese naziva se donorom (davatelj).Donorske primjese stavljaju elektrone u pojasslobodnih energijskih razina (donorska razina primjesa), to olakava oslobaanje elektrona.


6/31

NAELO VOENJA U POLUVODIIMATIPOVI POLUVODIA

Dodavanjem trovalentne primjese (npr. In, B, Al, Ga) u isti monokristal etverovalentnih germanija ili silicija jedna veza nijeostvarena. Tu nastaje tzv. upljina. upljinama se kao nositeljimaelektrine struje pridaje pozitivan karakter. Tako nastaje P-tippoluvodia (pozitivan tip) jer su glavni nositelji elektrine strujeupljine. Trovalentni atom primjese naziva se akceptor (primatelj).Akceptorske primjese stvaraju u poluvodiu dopunske slobodneenergijske razine na koje mogu prei

elektroni iz popunjenog valentnog pojasaostavljajui iza sebe upljine.


7/31

Si In

Si

Si

Si?

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si Si

Si Si


8/31

NAELO VOENJA U POLUVODIIMATIPOVI POLUVODIA

Primjese unose nove energijske razine u zabranjeni pojas i time znaajno utjeu na vodljivost poluvodia. Poluvodii u kojima se elektroni iupljine stvaraju u paru nazivaju se intrinzini (unutarnji) poluvodii.Takvi su samo ako je materijal ist. Poluvodii u kojima ima i primjesanazivaju se ekstrinzini (vanjski) poluvodii.U poluvodiu s primjesama postoje slobodni nositelji elektriciteta (elektrona i upljina) i vezani nositelji elektriciteta: ioni primjesa (negativni akceptori i pozitivni donori).

Nositelji naboja mogu biti veinski i manjinski . U N-tipu poluvodia veinski su elektroni, a manjinski upljine. U P-tipu poluvodia veinski nositelji suupljine, a manjinski elektroni. U poluvodiima s velikim brojem primjesa

moe doi do preklapanja energijskih pojasa, te im svojstva postajuslina metalima. To su tzv. degenerirani poluvodii .Primjese mogu izazvati nastajanje energijskih razina koje mogu djelovati kaozamke i rekombinacijski centri . U zamkama se neko vrijeme zadravaju slobodninositelji elektriciteta, te se na tajnain utjee i na vodljivost. U rekombinacijskim centrima sponitavaju elektroni iupljine.


9/31

POJAVE U POLUVODIIMA U poluvodiima se javljaju:

- termoelektrine pojave :- Seebeckov efekt,- Peltierov efekt,- Thomsonov efekt,

- elektromagnetske i termomagnetske pojave :- Hallov efekt,- Ettingshausenov efekt,- Nernstov efekt,- Righi-Leducov efekt,

- fotoelektrine pojave :- fotovodljivost,- fotonaponski efekt,- elektroluminescencija,

- piezoelektrine pojave :- piezoelektrini efekt.


10/31

Termoelektrine pojave- Seebeckov efekt Seebeckov efekt je pojava termoelektromotornog napona na krajevima poluvodia koji su na razliitim temperaturama. Moe se kazati da se

pojava izravnog pretvaranja toplinske u elektrinu energiju nazivaSeebeckovim efektom, opisanog izrazom:U = 2 - 1

gdje je koeficijent termoelektromotornog napona .Seebeckov efekt se pojavljuje i kod metala, meutim kod poluvodia jeizrazit jer se koeficijent kree od 100 - 1000 V/K.U N-tipu poluvodia na toplijem kraju dolazi do jaeg termikog gibanja elektrona i oni se gibaju prema hladnijem kraju. Stoga se nahladnijem kraju pojavljuje viak elektrona, i kao posljedica razlika

potencijala izmeu krajeva poluvodia.Kod N-tipa poluvodia termoelektromotorni napon ima smjer odhladnijeg prema toplijem kraju. U P-tipu poluvodia termoelektromotorni napon ima smjer od toplijeg prema hladnijemkraju. Seebeckov efekt se koristi i za eksperimentalno odreivanje tipa poluvodia.


11/31

Termoelektrine pojave- Peltierov efekt(kontaktni elektromotorni napon)

Ukoliko dva vodia ili poluvodia formiraju elektrini krug kojim protjee elektrina struja I, osim pojave Jouleove topline, naspojevima se oslobaa ili apsorbira toplina Q iznosa:

Q = I t gdje je Peltierov koeficijent, I jakost elektrine struje, a t vrijeme

protjecanja elektrine struje. Po Thomsonu je Peltierov koeficijent: = T

gdje je koeficijent termoelektromotornog napona, a T apsolutnatemperatura.

Ukoliko se spoj na kojem se oslobaa toplina dri na konstantnojtemperaturi drugi e se spoj hladiti sve dok koliina toplinedovedena iz okoline i koliina topline dovedena kroz vodie krugane postanu jednake Peltierovoj toplini. To je temelj termoelektrinog hlaenja. Tu se radi o pretvorbi elektrine u toplinsku energiju.


12/31

Termoelektrine pojave-Thomsonov efekt

Ako u poluvodikom

materijalu (jednom te istom), kojim protjee

istosmjerna struja I, izmeu toaka A i B, postoji temperaturna razlika

, onda e se u tom materijalu oslobaati ili apsorbirati, ovisno osmjeru elektrine struje, toplinska energija iznosa:

QT = I t gdje je Thomsonov koeficijent, a t vrijeme protjecanja elektrine struje.Kad se elektroni gibaju iz toplijeg u hladniji dio uzorka poluvodikog materijala elektroni predaju energiju susjednim atomima, te se zagrijavamaterijal uzorka. U suprotnom smjeru elektroni poveavaju svoju

energiju na raun energije susjednih atoma, te dolazi do apsorbcijetopline.

Svi efekti imaju veliku primjenu kod mjerenja temperaturetermoelementima, pri termoelektrinoj konverziji energije, pri raduelemenata za grijanje i hlaenje na temelju Peltierovog efekta, itd.


13/31

Elektromagnetske i termomagnetskepojave - H allov efekt

Ukoliko se poluvodi nalazi u elektrinom polju, te stoga protjee elektrina struja gustoe J, a okomito na smjer tog polja egzistiramagnetsko polje indukcije B, javlja se, transverzalno na oba polja,novo elektrino polje jakosti:

E = R H J B gdje je R H Hallova konstanta.

Sl 4.3.


14/31


Uslijed djelovanja prvotnog elektrinog i magnetskog polja veinski nositelji gibat e se prema graninim plohama poluvodia i tu senagomilavati. Elektrino polje koje nastaje zbog razlike potencijala nagraninim plohama djelovat e na ostale nositelje naboja silom koja jesuprotna sili zbog djelovanja magnetskog polja (Lorentzova sila). Kako

je sila nastalog elektrinog polja jednaka po iznosu, a suprotnog smjeraod sile magnetskog polja, vrijedi:

QE = QvB

(4.8)Kako je E = U/d, a gustoa elektrine struje J = -nev ako su nositeljielektrine struje elektroni, ili openito J = nQv, uvrtavajui te izraze u(4.8) dobija se:

(4.9)

v E

B

H H

U Jd nQ

dvU

B


15/31


gdje je U H Hallov napon (kojeg mjeri voltmetar sa slike 4.3), tj. razlika potencijalaizmeu gornje i donje strane ploice. Izraavajui Hallovu konstantu iz (4.6) isupstituirajui B iz (4.8) slijedi:

(4.10)

Izraavajui brzinu preko gustoe struje i elektriciteta dobija se:

(4.11)

Hallova konstanta nije stalna veliina. Ovisi i o temperaturi i o vrsti primjesa umaterijalu. Efekt se iskoritava pri odreivanju fizikalnih svojstava poluvodia, primjerenju magnetske indukcije B ili, pak, koncentracije i pokretljivosti nositelja naboja.Uz izmjeren Hallov napon i poznate gustou elektrine struje (J) i gustou naboja (nQ),odreuje se magnetska indukcija B. Hallova sonda, kojom se odreuje magnetska

indukcija, moe se napraviti vrlo malenom, pa je mogue precizno mjeriti magnetskuindukciju gotovo od toke do toke.

J v

J v

E E

BJ E

R H

H H H

nQ J nQ J

R H 1


16/31

Elektr omagnetske i termomagnetske pojave -Ettingshausenov, Nernstov, Righi -L educov uinak

Ettingshausenov efekt je pojava transverzalnog temperaturnog gradijentakad je poluvodi u elektrinom i magnetskom polju. Iznos transverzalnogtemperaturnog gradijenta je dat relacijom:

= P J B

gdje je P Ettingshausenov koeficijent.Nernstov efekt je pojava da se uz magnetsko polje koje je okomito na smjertemperaturnog gradijenta koji uzrokuje tok topline Q transverzalno javlja

termoelektrini napon iznosa: E = N Bgdje je N Nernstov koeficijent.Righi-Leducov efekt je pojava da se uz Nernstov efekt javlja i transverzalnitemperaturni gradijent iznosa:

z

T

yT

z T

= S B yT


17/31

Fotoelektrine pojave Fotovodljivost je pojava elektrine vodljivosti poluvodia podutjecajem svjetlosti (ili sasvim openito, elektromagnetskog zraenja).Zbog meudjelovanja fotona i kristalne reetke poveava se brojslobodnih nositelja elektriciteta. To je naelo rada fotootpornika. Najee se rabe: germanij, silicij, kadmijev sulfid (CdS), olovni sulfid(PbS), olovni selenid (PbSe) i cinkov sulfid (ZnS).

Fotonaponski efekt je pojava elektrinog napona na krajevima poluvodia (odnosno PN prijelaza) zbog apsorpcije svjetlosti u poluvodiu. Uslijed apsorpcije svjetlosti stvaraju se elektroni i upljine.Oni se mogu razdvojiti s pomou unutarnjeg elektrinog potencijalakoji ve egzistira u osiromaenom sloju PN prijelaza. Zbog toga dolazido umanjenja unutarnjeg potencijala to se iskazuje kao fotonapon. Tajfotonapon moe kroz vanjski elektrini krug uzrokovati tok elektrine struje. Radi se o pretvorbi svjetlosne energije u elektrinu. To je temeljrada sunanih elija. U poetku se za izradu koristio selen, a poslije je

prevladao silicij.


18/31

Fotoelektrine pojave

Luminescencija podrazumijeva sve pojave svijetljenja kojenisu uzrokovane samo porastom temperature. Ako jekraeg trajanja naziva se i fluorescencijom, a ako je dueg trajanja fosforescencijom. Elektroluminescencija je oblikluminescencije koja je izazvana elektronima. Najee seradi o elektronima ubrzanim elektrinim poljem i veih energija, uslijed ubrzanja, koji udarom pobuuju luminescentne materijale.

Elektroluminescencija je u biti pojava pretvorbe elektrine energije u svjetlosnu. Temelj je rada svjetleih dioda. Najee koriteni fluorescentni materijali su: sintetiki vilemit, kalcijev i kadmijev volframat, cinkov fosfat,cinkov sulfid i kadmijev sulfid.


19/31

Piezoelektrine pojave

Piezoelektrini efekt je pojava stvaranja elektrinog naboja na povrini posebno odrezanog kristala koji je elastino deformiran vanjskom silom.Jedna strana (povrina) tog kristala nabit e se negativno, a drugapozitivno. Dakle, kristal postaje elektriki polariziran. Polarizacija

kristala je najvea kada je naprezanje usmjereno u pravcu piezoelektrine osi kristala. Promjenom smjera deformacije (tlak - vlak) dolazi dopolarizacije obrnutog smjera. Piezoelektrini efekt otkrili su 1890. godineJacques i Pierre Curie. Koristi se u senzorima tlaka.Najznaajniji piezoelektrini materijali su kvarc (SiO 2), Seignettova sol iturmalin, a u novije vrijeme PZT keramike.


20/31

Materijali za piezoelektrine pretvornike i senzore a) Pojedinani kristali

Ovi materijali dominiraju odreenim primjenama, kao u npr. osilatorimastabiliziranim frekvencijom kod radara i satova, akustinim filterima utelevizorima, korelatorima analognih signala i dr. Ova skupina ukljuuje: kvarc,litijski niobat, litijski tantalid, amonijum-dihidrogen-sulfat, litijski sulfat-monohidrat i Rochellovu sol. U prolom desteljeu je otkriveno da superiorne piezoelektrine karakteristike posjeduju: Pb-Zn-Ni, Pb-Mg- Ni i njihovekombinacije s Pb-Ti.

Kvarc (kristal SiO 2) ima niski d 11 = 12,3 x 10 -12 CN -1. Desno usmjereni kvarc(right-handed quartz) razvija pozitivan naboj kad je pritisnut (compression), a

negativan kad su razvlai (tension). Koeficijent sprege k za kvarc je takoer vrlonizak, tipino oko 0,1; r = 4. Curieva toka je relativno visoka (573 C), pa jekvarc stabilan pri visokotemperaturnim promjenama. Jeftin je i ima jako mjestomeu visokotemperaturnim primjenama.

Litij niobat i tantanat se koriste u infracrvenim detektorima. Rochellijeva sol je pogodna za primjene u vodi. kao elektroakustini pretvornik.


21/31

Materijali za piezoelektrine pretvornike i senzore Drugi tip piezoelektinih materijala dominira tritem pretvornika: piezoelektrine keramike, piezoelektrini polimeri i kompoziti piezoelektrinih keramika s neaktivnim polimerima.b) Piezoelektrine keramikeU polikristalne keramike s polarnim granulama, kaotinost orijentacije granulavodi k ne- piezoelektrinosti. Piezoelektrinost se postie s jakim istosmjernimelektrinim poljem na temperaturama neto ispod Curierove. U keramikom materijalu domene nikad ne mogu biti potpuno poravnate zbog ogranienja simetrije, ali se usmjeravaju u smjeru osi narinutog polja. Najvei strukturni tipizraen od oksigen-oktahedara u kutovima (corner-sharing oxigen-octahedra) je"perovskite" obitelj.PerovskitesTo je ime dano grupi materiala s opom formulom ABO 3. Imaju istu strukturu kao

mineral kalcijevog titanida (CaTiO 3). Piezoelektrine keramike koje imaju ovustrukturu su:-barij-titanat (BaTiO 3),-olovo titanat (PbTiO 3),-olovni-cirkontitanid (PbZr x Ti 1-xO3 ili PZT),-olovni-lantij-titranid (Pb

1-xLa

x(Zr

yT

1-y)

1-x/4O

3ili PLZT),

-olovni-magnezij-niobid (PbMg 1/3 Nb 2/3O3 ili PMN).


22/31

Materijali za piezoelektrine pretvornike i senzore

Tablica: Neke piezoelekti ne keramike i njihova svojstva

Materijal r Tc ( C) k d (x 10 -12)BaTiO 3 1400-1900 130 0,5 270 i 191PbTiO 3 200 490 0,5 65

PZT (PbZrO 3 i PbTiO 3)1700-1750

3200-3400

teka365

meka210

360-370

580-600

0,7

0,7

Tablica: Neki piezoelekti ni kristali i njihova svojstva

Materijal r Tc ( C) k d

Kvarc (SiO 2) 4 573 0,1 12,3 x 10-12

Litij-niobat (LiNbO 3) 40 1210 0,65 26 x 10 -12

Litij-tantanat (LiTaO 3) 40 620 0,4 73 x 10 -12

Rochellova sol (KNaC 4H4O 6 H20) 350 18 i 24 0,65 275 x 10-12


23/31

Materijali za piezoelektrine pretvornike i senzore PbTiO 3 je prvo smatran feroelektrikom (1950.g.). Meutim , ako mu se pridodaju neistoe,

poput Ca, Sr, Ba, Sn ili W, postaje piezoelektrian sa svojstvima iz tablice.

Ima vie vrsta PZT keramike. One su dvojne kombinacije PbZrO 3 (antiferoelektrini materijal) i PbTiO 3 (feroelektrik). Zr i Ti zauzimaju B mjesto u opoj formuli nasumino. Na sobnoj temperaturi uz Zr/ti omjer 52/48 dobijaju se piezoelektrini materijali koji selako polariziraju. Teke PZT su dopirane akceptorskim ionima K, Na na A mjestu ili Fe, Al iMn na B mjesu u opoj formuli. Dopiranje sniava piezoelektrina svojstva. Meka PZTkeramika dopirana je donorskim ionima La na A mjestu ili Nb, Sb na B mjestu ope formule.

c) Piezoelektrini polimeri

Piezoelektrino ponaanje polimera je zamjeeno prvi put 1969. To ponaanje proistie izkristalnih podruja oformljenih u polimerima za vrijeme ukruivanja. Najpoznatiji piezoelektrini polimeri su:

-polivinidilenski florid (PVDF),-polivinidilenski florid - trifluoroetilenski kopolimer (P(VDF-TrFE)) i-neparni niloni, kao nilon-11.

Elektromehanika svojstva piezoelektrinih polimera su znaajno nia od keramika.Relativna dielektrina konstanta se kree izmeu 6 i 12, faktor sprege oko 0,2, a Curievatoka oko 100 C.


24/31


d) Piezoelektrini kompozitni materijali od kombinacije keramike i polimera

Uz monolitne materijale, kompozitni (sloeni) materijali iskazuju piezoelektrina svojstvaako se tvore od piezoelektrinih keramika i polimera.

Tablica: Prednosti i nedostaci piezoelektri nih keramika, polimera i kompozita

Parametar Keramika Polimer Keramika/polimer kompozitakusti naimpendancija

visoka (-) niska (+) niska (+)

faktor sprege visok (+) nizak (-) visok (+)

dielektri na konst. visoka (+) niska (-) osrednja (+)fleksibilnost slaba (-) dobra (+) dobra (+)cijena jeftina (+) skup (-) osrednji (+)


25/31

Primjene

Elektromehaniki pretvornici pretvaraju elektrinu energiju umehaniku i obrnuto. Koriste se pasivno i aktivno.Pasivno kao senzori, kad samo primaju signale. Tu se izravno piezoelektrina svojstva koriste da bi se proizveo napon iz vanjskognaprezanja. Ovaj nain ukljuuje hidrofone, podvodne prislune naprave, mikrofone, fonograme, mjerne trake dinamikog naprezanja, senzore vibracija i dr.

U aktivnom modu se koriste za slanje akustikih signala u medij. Toukljuuje nedestrukcijske procjene, pronalazae ribe/dubine, ink jettampae, mikropozicijske naprave, mikropumpe, ultrazvuk umedicini.



26/31

POLUVODIKI MATERIJALI ZA SUHE ISPRAVLJA Primjenjuju se tri vrste suhih ispravljaa (usmjerenih otpornika):

-ispravljai sa selenom (Se), -ispravljai s bakrenim oksidulom (Cu2O),-ispravljai od germanija (Ge) i silicija (Si).

Selenski ispravlja je kombinacija poluvodia (selena) i kovine. Namjena je ispravljanjeizmjenine struje. U propusnom smjeru (selen -

pokrovna elektroda s niskim talitem, SNT) otpor je malen, nekoliko desetinki , a u nepropusnomsmjeru (zaporni smjer) je vrlo velik, nekoliko k .Podatak o ispravljakom djelovanju iskazuje faktorusmjerenosti:

faktor usmjerenosti =

gdje je I pr elektrina struja u propusnom smjeru, a I zap elektrina struja u zapornom smjeru.Selenski ispravlja je bolji ispravlja kod veih napona. Dozvoljena radna temperatura je 75 - 850

C. Faktor usmjerenosti selenskih ispravljaa je do10000.

zap

pr

I

I

Kod manjih napona bolji je ispravlja s bakrenim oksidulom, te se najee rabi u mjernoj tehnici. Dozvoljena

radna temperatura je 500C. Faktor

usmjerenosti varira od 500 - 10000.


27/31

Ispravljai od germanija i silicija

Ispravljai od germanija i silicija - kristalne diode (poluvodike diode)nastaju spajanjem dva tipa poluvodia, N i P tipa, unutar istog kristala.Tako nastaje PN spoj. Na graninoj plohi dolazi do izrazitog skoka

potencijala. Visina potencijalne barijere moe se mijenjati vanjskimnaponom koji je narinut na kristalnu diodu. Ovisno o polaritetunarinutog napona moe se poveati ili smanjiti potencijalna barijera,odnosno moe se poveati ili smanjiti prijelazni otpor. Zbog toganastaje ovisnost strujno-naponske karakteristike kristalne diode o

polaritetu narinutog napona, odnosno izraen je efekt ispravljanja.Kad je N kraj prikljuen na negativni, a P kraj na pozitivni napon PNspoj je propusno polariziran i tada je otpor malen, reda veliine .Kad je polaritet suprotan PN spoj je u zapornom stanju, a otpor je redaveliine M . Izrauju se i za slabe struje, ali i za velike. Germanijevediode mogu biti i za struje od nekoliko stotina ampera. Kod manjihstruja hlade se zrakom, a kod veih struja vodom.


28/31

POLUVODIKI MATERIJALIZA TRANZI STORE

Germanij i silicij i galijev-arsenid su poluvodiki materijali zaizradu tranzistora. Radna temperatura germanijevih tranzistora jedo 70 0C, a silicijevih do 150 0C.O njima je ve bilo govora na poetku ovog podruja.Budunost e biti posebno razmatrana u sljedeem poglavlju onanotehnologiji.

POLUVODIKI MATERIJALI ZA


29/31

POLUVODIKI MATERIJALI ZANEL I NEARNE OTPORNI KE

Neki poluvodiki materijali pokazuju znaajnu nelinearnost strujno - naponskihkarakteristika. Od znaaja su oni kojima otpor ovisi o temperaturi R = f(T) i o naponuR = f(U). Termistori su nelinearni otpornici kojima

otpor ovisi o temperaturi. Ovakvi poluvodiki otpornici imaju negativankoeficijent otpora ( se kree od - 0,04 K -1 do - 0,06 K -1). Nazivaju se NTC - otpornici snegativnim koeficijentom otpora (postojetermistori i s pozitivnim temperaturnimkoeficijentom - PTC). Izrauju se od oksida:CuO, NiO, MnO, MgO + TiO 2, Fe 2O3. Oni

se melju u prah i sinteriraju. Termistori imaju primjenu pri regulaciji napona, detekciji promjena napona, mjerenju i regulacijitemperature, u mjernim ureajima, itd.

Nelinearni otpornici kojima otpor ovisi

o narinutom naponu (opada s porastomnapona) zovu se varistori ili VDR(voltage dependent resistor). Posjedujunegativni koeficijent otpora, ali iznos

tog koeficijenta je do 20 puta manji nego kod termistora. Uglavnom se izrauju iz

silicijevog karbida (SiC). Primjenjuju se pri stabilizaciji napona, modulaciji struje, zagaenje iskri na prekidaima, za zatitu kontakata, za zatitu od prenapona, itd.


30/31

UGLJIK

Ugljik se u prirodi pojavljuje u tri alotropske modifikacije: kaodijamant, kao grafit i kao amorfni ugljen (aa, drveni ugljen, fosilniugljen i koks). Dijamant je iznimno tvrd, te se u tehnici koristi kaosredstvo za rezanje i bruenje. Grafit je, naprotiv, mekan i drobljiv.Sadri od 85 - 99 % ugljika. Ovisno o nainu obrade dobivaju serazliiti proizvodi. Ako se grafitiranje izvodi na viim temperaturama(2500 - 3000 C) dobivaju se elektrografitni proizvodi, a ako segrafitu dodaje metalni prah dobivaju se metalografitni proizvodi. Na

bazi ugljena proizvode se: ugljene elektrode, grafitne elektrode,

ugljeni kontakti (koji se ne mogu zavariti zbog visokog talita - preko3800 C), etkice za elektrine strojeve, ploe, membrane i zrnca zaugljene mikrofone, otpornici na bazi ugljena (otporne cijevi, otpornitapovi, slojni otpornici), itd.


31/31

Pitanja za ponavljanje Podjela poluvodikih materijala. Navedite glavne

pripadnike svake skupine. Tipovi i znaajke poluvodia. to su rekombinacijski

centri i zamke?

Materijali za piezoelektrine pretvornike i senzore. Termoelektrine pojave (Seebeckov, Peltierov iThomsonov uinak).

Hallov, Nernstov i Righi- Leducov uinak. Poluvodiki materijali za suhe ispravljae. Objasnite

faktor usmjerenosti. Objasnite homoepitaksiju i heteroepitaksiju. Objasnite naelo voenja elektrine struje kroz N i P tip

poluvodia.

Documents

poluprovodnicki ispravljaci