Nevodiče - Budeme se zabývat pouze a jedině zdroji pro optické komunikace, to znamená led a laser

Nevodiče – zakázaný pás je široký > 5eV (to jsem vygooglil, snad). Protože zakázaný pás je široký, potřebujeme velkou energii k tomu, aby se elektron urval z vazby a toulal se matriálem, tedy potřebujeme velkou energii k tomu, aby látka začala vést elektrický proud. To znamená, že nevodič proud nevede, ale dá se prorazit – např. vysokým napětím dodáme elektronům energii, a ty pak překonají zakázaný pás.
Polovodiče - zakázaný pás je široký < 3 eV Látka vede, ale potřebuje k tomu dost energie, zejména tepelné
Vodiče – valenční a vodivostní pás se stýkají nebo překrývají. To znamená, že se elektron bez problémů utrhne z vazby a toulá se materiálem – tohle je typické pro kovy. Tady ani nelze odlišit, které elektrony jsou právě vazební a které jsou vodivostní – kov se maluje jako krystalová mřížka s jádry atomů, a kolem je „elektronový plyn“ , který se bez problémů pohybuje kolem jader. Proto kov vede. A ještě jednou, v pásmovém modelu se tato situace nakreslí tak, že valenční a vodivostní pás se stýkají nebo překrývají.
Podívejte se na
http://z-moravec.net/elektronika/zaklady-fyziky-polovodicu/pasova-teorie-pevnych-latek/ Na tomto odkazu si prostudujte a zapište pojem “Fermiho hladina”
a na
https://www.itnetwork.cz/images/6837/elektro/pasmovy_model.png
A ohledně Fermiho energie tohle – je to lepší !
http://atmilab.upol.cz/vys/fermi.html
A potom ještě kolega Reichl
http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/770-model-elektronoveho-plynu
Nás ale zajímají polovodiče. A to polovodiče nevlastní, tedy ty , do kterých jsme přidali donory nebo akceptory ( tohle umíte ! )
http://elektross.gjn.cz/soucastky/jeden_prechod/primes_polovodic.html
Tím, že jsme do čistého polovodiče přidali nečistoty – donory, vznikla v pásmovém modelu další hladina – hladina donorů.
Uvnitř zakázaného pásu je další hladina – donorová hladina. To znamená: elektron nemůže mít energii odpovídající energiím v zakázaném pásmu, kromě jedné energie, která odpovídá donorové hladině. Zakázaný pás je u Si 1,1 eV, u Ge 0.76 eV. A donorová hladina je od spodku vodivostního pásma vzdálena 0,01 eV. To znamená, že stačí takhle malinká energie, a elektron se urve a putuje krystalem, tedy vede. Je také jasné, že obrázek v žádném případě není v měřítku, protože ta 0.01 eV by tam vůbec nebylo vidět.
Ohledně polovodiče typu P jsem na Internetu nenašel obrázek, který by mě uspokojil. Takže jenom text. Do intrinzistního polovodiče přidáme trojmocný prvek – akceptor. Oprašte Mendělejevovu tabulku a podívejte se, co to může být. Atomy krystalu polovodiče jsou uspořádány v krásné čtvercové mřížce. Normálně je tam křemík ( nebo jiný 4 mocný prvek , ale pracujme s křemíkem ). Mz do toho nacpeme nečistotu ( v poměru asi 1:1000000 ). Takže občas v té krásné krychlové mřížce je místo 4 mocného křemíku 3 mocná nečistota. No jo, ale všude kolem jsou 4 mocné křemíky, které touží po vazbě s okolím (???? to si někde nastudujte – kovalentní vazba znamená, že dva elektrony vytvoří společný orbit a obíhají okolo dvou jader, alespoň v teminologii Bohrova modelu . K tomu si přečtěte třeba http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/765-vazba-kovalentni ) Takže tam potom chybí jeden elektron a převládne kladný náboj jádra. Ale kladný náboj přitahuje okolní elektrony ! Takže shltne nějaký elektron z okolního křemíku, ale tím ten okolní křemík o jeden elektron přijde a je zase v tomto místě kladný náboj. Ten urve elektron z okolního křemíku ................. Ono to tedy vypadá, jako by se tím krystalem pohyboval kladný náboj. A dá se s tím tak reálně počítat. Ve skutečnosti se ale opět pohybují jenom elektrony. Tomuhle se říká díra. Pohyblivost děr je tedy menší než pohyblivost elektronů kvůli komplikovanějšímu způsobu vzniku díry.
A tenhle odkaz mi přijde dost dobrej !
http://www.skriptum.wz.cz/fyzika/polovod.htm
V pásmovém modelu tím přibude hladina akceptorů
Zakázaný pás je stejně široký jako nahoře , jenom jsem upravil měřítko, aby bylo alespoň trochu vidět, že hladina akceptorů je hodně blízko valenčnímu pásu. Opět je asi 0,01 eV od valenčního pásu. Vodivost tady je jinak , a je to pro mě záhada. Elektron přejde z valenčního pásma na hladinu akceptorů, tím zahltí díru, (až sem to bez problémů chápu ) a tím to nějak vede proud (a tady je už to pro mne záhada, zkuste googlit)
Pokročíme dál: v jednom krystalu uděláme oblast s typem vodivosti N ( znečistíme to donory ) a druhou oblast s typem vodivosti P(znečistíme to akceptory). Správně, tím vznikne .................. . Protože je to všechno v jednom krystalu a nepůsobí na to žádné vnější vlivy, vyrovnají se Fermiho hladiny tak, že jsou všude v celém krystalu na stejné úrovni (tohle by vám vysvětlil nějaký fyzik, já nevím, proč ). Teď si vystřihněte pásmový model polovodiče N a pásmový model polovodiče P , a dejte si je vedle sebe tak, aby Fermiho hladiny byly na stejné úrovni.
A na další stránku se podívejte, až to uděláte
Mělo by to vypadat nějak takhle:
Tohle samozřejmě není celé, valenční a vodivostní pás je i v místě, kde přechází N v P . Tady to máte zatím jenom posazené vedle sebe.
A tady jsem se pokusil domalovat ty pásy – valenční a vodivostní. Netrefil jsem odstín, smůla.
Takže takhle vypadá pásmový model přechodu P-N, pokud ta dioda leží na stole a nic s ní neděláme. Stále si opakujeme: na svislé ose je energie elektronu, na vodorovné je poloha v krystalu. To modré jsou energie, kterých může elektron nabývat, mezi nimi je zakázaný pás .
A teď musíme udělat odbočku.
|