UVODLaboratorijske vježbe iz područja Elektroničkih elemenata obuhvaćaju onaj dio gradiva koji seodnosi na većinu tipova elektroničkih komponenti koje se danas primjenjuju u realizacijielektroničkih sklopova. Vježbe se ne izmjenjuju ciklički, nego iste grupe vježbi rade svi studentiistovremeno. Cilj vježbi je što lakše i temeljitije savladavanje gradiva iznesenog napredavanjima.Svaka je vježba podijeljena na dva temeljna poglavlja:• Teoretski uvod koji sadržava opis građe bitne za razumijevanje pojedine vježbe, kao i prikazmogućnosti primjene korištenih elemenata u realnim elektrotehničkim uređajima ielektroničkim sklopovima.• Eksperimentalni dio koji sadržava zadatak što ga treba riješiti i odnosni mjerni postupak.Tablice i dijagrami potrebni za uspješno rješavanje eksperimentalnih zadataka su sastavnidio ovoga poglavlja. Kroz postavljena pitanja provjerava se usvajanje stečenih znanja.U tijeku izvođenja studenti popunjavaju priložene tablice izmjerenim podacima. Vježba seupotpunjava crtanjem krivulja, odgovorima na pitanja koje studenti unose u skripta na za topredviđenim mjestima, kao i komentarom vježbe. Prije izvođenja svakog ciklusa vježbi voditeljprovjerava da li su vježbe iz prethodnog ciklusa kompletirane.Pokuse studenti obavljaju samostalno. Tijekom odvijanja vježbi pozornost treba obratiti na:• Prije izvođenja vježbe detaljno proučiti upute i prethodno izvršiti potrebne proračune.• Pažljivo razgledati mjerne uređaje, instrumente i pomoćni pribor. Voditi računa o oznakamai mjernim područjima instrumenata.• Nakon spajanja odgovarajućega električnog kruga, provjeru vrši voditelj vježbi. Napajanjese smije uključiti samo po odobrenju voditelja vježbi (asistenta, demonstratora).• Sva spajanja i odspajanja treba izvoditi u beznaponskom stanju.• Uočene kvarove, greške na instrumentima i opremi treba prijaviti voditelju vježbi.• S opremom i instrumentima postupati pažljivo, čuvati ih od mehaničkih i električnih udara.• Po završetku rada u laboratoriju odspojiti sve elemente i spremiti ih na odgovarajuće mjestona ploči s priborom.• Prije odlaska provjerite da li je isključeno napajanje električnih izvora i upotpunjen komplets priborom.• Za neprijavljene kvarove i otuđenje instrumenata i/ili pribora studenti sami snose potpunuodgovornost.
11 Poluvodiči1.1 Čvrsta tijelaMaterijali u čvrstom stanju mogu biti amorfni ili kristalni. Nepravilan raspored atoma ili grupaatoma karakterizira amorfna čvrsta tijela. Karakteristika kristaličnih čvrstih tijela je pravilanraspored atoma ili molekula od kojih su sačinjena. Nadalje kristalična čvrsta tijela možemopodijeliti na polikristale i monokristale. Kod polikristala pravilan poredak se proteže na manjedijelove čvrstog tijela. Monokristali su karakterizirani pravilnim ponavljanjem osnovnegeometrijske forme (jedinične ćelije). Postoji više mogućnosti promatranja i klasifikacijekristaličnih čvrstih tijela. Ona se mogu promatrati sa stanovišta geometrijskog oblika osnovnihćelija od kojih je čvrsto tijelo nastalo, moguće ih je klasificirati prema njihovom fizikalnimsvojstvima, kao što su temperaturna, optička, magnetska, električna i druga. Elektroni u vanjskojljusci atoma (valentni elektroni) su bitni za sva ova svojstava kao i za karakter sila koje drže atomekristala na okupu. Prema karakteru sila koje drže atome kristala na okupu (sile kristalnih veza)moguće je čvrsta tijela podijeliti na ionske, metalne, kovalentne i molekularne kristale.Kod ionskih kristala pojedini elektroni vanjske ljuske jednog elementa prelaze na atome drugogelementa, na taj način da oba tvore zatvorene ljuske. Primjer takvog kristala je NaCl (natrijevklorid).Natrij, koji ima jedan valentni elektron predaje ga kloru, što znači da svaki atom ima zasebe popunjene ljuske i oba atoma se ioniziraju (Na + Cl - ). Sila kristalne veze je elektrostatskeprirode i rezultat je ionizacije. Ovi kristali vrlo slabo vode struju pogotovo na nižim temperaturama.Za metalne kristale karakteristično je to što su ioni kristalne rešetke nastali otpuštanjem valentnihelektrona. Ti elektroni nisu vezani za svoje matične atome i kreću se slobodno kroz čitav kristal.Slobodni elektroni su uzrok velike specifične vodljivosti metalnih kristala. Sile kristalnih vezaizmeđu iona kristalne rešetke su elektrostatske prirode i ostvaruju ih slobodni elektroni.Kod molekularnih kristala postoje prepoznatljive molekule u kristalnoj strukturi. Sile kristalnihveza mogu se objasniti pomoću van der Waals-ove sile (nisu kovalentne interakcije). Kao primjerovakvih kristala mogao bi poslužiti šećer koji ima nisko talište.Kod kovalentnih kristala sile kristalne veze se ostvaruju dijeljenjem valentnih elektrona izmeđususjednih atoma. Kao primjer takve veze je dijamantna struktura. Dijamant (ugljik) ječetverovalentan, slika 1.1. Svaki atom dijeli svoja četiri valentna elektrona s četiri susjedna atoma,udružujući ih u parove. Privlačnu silu između dva susjedna atoma ostvaruje par elektrona smještenduž pravca koji simboliziraju vezu između susjednih atoma, što znači da se oko svakog atomaformiraju četiri valentne veze. Na isti se način kristaliziraju četverovalentni elementi silicij (Si) igermanij (Ge), koji su od najvećeg interesa u poluvodičkoj elektronici.Ovaj način veze se ostvaruje također i kod nekih kristala složenih od dva elementa, od kojih jejedan trovalentan, a drugi peterovalentan. Takvi kristali su galijev-arsenid (GaAs) i indijevantimonid(In-Sb). Sile kristalnih veza su opet elektrostatske prirode, ali se ne mogu objasnitiklasičnom Coulombovom silom, već valnom prirodom elektrona. Udruživanje valentnih elektrona ukovalentne veze ima za posljedicu da kovalentni kristali slabo vode struju, a na temperaturiapsolutne nule uopće ne vode.Od fizikalnih svojstava čvrstih tijela u elektrotehnici su najvažnija njihova električna svojstava.Prema iznosu specifičnog otpora čvrsta tijela se dijele na vodiče, poluvodiče i izolatore, tablica 1.1.