Mikroelektronické <strong>praktikum</strong> 125V malém rozsahu teplot platí jednodušší závislost ρ ρ ( α ϑ)ϑ=01+∆Pro změnu odporu v závislosti na teplotě platí analogicky R = R ( + α∆ϑ)Ježto v praxi vycházíme z odporu při 20 °C, upraví se tím předchozí vztah ve tvarRRϑϑ= R 1+ −20 a pro měděné dráty, kde a = 0,00393, vzniká vzorec20[ αϑ ( )][ 1 0 00393( ϑ 20)]= R + , − [W; W, °C] kde ϑ je teplota vodiče [°C].20ϑ0111. Jaké jsou 2 základní materiály pro výrobu běžných polovodičových součástek? Jakéjsou 3 základní skupiny dělení materiálů podle vodivosti?Výchozím materiálem pro výrobu většiny běžných polovodičových součástek jegermanium a křemík. Rozdělíme-li si pevné látky podle elektrické vodivosti zhruba do třískupin, na vodiče s měrnou vodivostí od l06 do 103 Ω -1 cm -1 , polovodiče s měrnou vodivostíod 103 do 10-9 Ω -1 cm -1 a izolanty s měrnou vodivostí od 10-9 do 10-20 Ω -1 cm -1 , patří provýrobu dostatečně čisté germanium a křemík do skupiny polovodičů až izolantů.Měrný odpor polovodičů závisí na mnoha činitelích, např. na teplotě (s přibývajícíteplotou se měrný odpor zmenšuje, což je, jak dále uvidíme, dosti nepříjemné); dále je měrnýodpor závislý např. na osvětlení. Tohoto jevu je využíváno pro výrobu světlocitlivých prvků.Je-li polovodičový prvek vysoce čistý, je jeho vodivost malá, protože jeho krystalická mřížkaje plně obsazena.12. Stručně popište, jakým způsobem vzniká z čistého polovodiče (Si, Ge) polovodič typuP (případně N)Do připraveného polovodičového materiálu (vysoká čistota) se přidá stopové množstvíprvku s „přebytkem“ elektronů (např. antimon nebo arzén, obecně donory), nebo s„nedostatkem“ elektronů (např. indium a galium, obecně akceptory. V prvním případěvznikne polovodič typu N, tj. s elektronovou vodivostí. V druhém případě pak polovodičtypu P neboli s děrovou vodivostí.Tedy přidáním pětimocného prvku vzniknou v krystalu slabě vázané elektrony. Tytoelektrony se přiložením napětí pohybují a na jejich místě vznikají tzv. "díry", které zasezaplňují další elektrony atd. Tím vzniká v polovodiči proud. Vodivost je způsobenapřebytkem elektronu, říkáme jí tedy vodivost elektronová, negativní, typu N.Přidáním trojmocného prvku dochází naopak k vytvoření nosičů kladného náboje, tzv.děr. Tato vodivost se nazývá děrová, pozitivní, typu P. V místě styku materiálu vodivosti P aN vzniká přechod PN. Tento přechod je základem téměř všech polovodičových součástek.13. Vypočtěte hodnotu odporu předřadného rezistoru k červené LED, která má býtpřipojena k napětí 9 V a má jí procházet proud 20 mA. (Dioda svítí při přiloženém napětív propustném směru. Oproti běžným diodám je propustné napětí větší. U červené světelnédiody bývá přibližně 1,65 V)
126 FEKT Vysokého učení technického v BrněCelkové napětí 9 V se rozdělí tak, že na světelné diodě se vytvoří úbytek napětí přibližně 1,65V a zbylá část zůstane na sériovém rezistoru R S . Vypočítáme: 9 V - 1,65 V = 7,35 V a podleOhmova zákona R = U/I zjistíme, že sériový odpor R S = 7,35 V/0,02 A = 367,5 Ω. Zvolímenejbližší hodnotu v řadě rezistorů, tj. 360 Ω. Podobným způsobem spočítáme předřadnýrezistor R S i pro jiná napájecí napětí.Pozor, kdybychom nezařadili do série se svítivou diodou sériový rezistor, dioda by sevelkým proudem zničila.14. Jaká jsou 3 základní zapojení bipolárního tranzistoru?• se společným emitorem (SE),• se společným kolektorem (SK, SC),• se společnou bází (SB).