POLUPROVODNICIPOLUPROVODNICI

Kao Kao to je u podeli materijala navedeno, to je u podeli materijala navedeno, poluprovodnici su materijali koji imajupoluprovodnici su materijali koji imaju::z energetski procep (irinu zabranjene zone), u

granicama od 0 do 3,1 eV,z a specifinu elektrinu otpornost u granicama

od 10 m do 10 m.--66 1010

Pod idealnim Pod idealnim poluprovodnimpoluprovodnim materijalom materijalom podrazumeva se materijal u podrazumeva se materijal u vrstom vrstom stanju, stanju, monokristalnemonokristalne strukture, strukture, neogranineogranienih dimenzija, bez primesa i enih dimenzija, bez primesa i bez defekata koji je zabez defekata koji je zatitien od uticaja en od uticaja spoljnjihspoljnjih elektrielektrinih i magnetskih polja.nih i magnetskih polja.

Kod idealnog Kod idealnog poluprovodnogpoluprovodnog materijala na materijala na niskim temperaturama niskim temperaturama valentnvalentn zona je potpuno zona je potpuno popunjena, dok je ppopunjena, dok je provodna potpuno prazna. rovodna potpuno prazna. Izmeu provodne i Izmeu provodne i valentnevalentne energetske zone energetske zone kod kod poluprovodnihpoluprovodnih materijala nalazi se materijala nalazi se zabranjena energetska zona. Postojanje ovih zabranjena energetska zona. Postojanje ovih zona na vrlo niskim temperaturama, ima za zona na vrlo niskim temperaturama, ima za posledicu da je specifiposledicu da je specifina elektrina elektrina na provodnostprovodnostkod svih idealnih poluprovodnika jednaka nuli.kod svih idealnih poluprovodnika jednaka nuli.

Opte karakteristike realnih poluprovodnih materijala su da:z Specifina elektrina provodnost raste sa

porastom temperature;z Specifina elektrina provodnost zavisi od

nesavrenosti kristalne strukture, od koncentracije i vrste primesa u materijalu.

z Specifina elektrina provodnost jako zavisi od spoljnjih uslova: temperature, pritiska, osetljivosti, elektrinih i magnetskih polja u kojima se materijal nalazi.

Karakteristino svojstvo poluprovodnika je da se mogu uspeno dopirati donorskim(najee petovalentnim) ili akceptorskim(najee trovalentnim) primesama, pri emu poluprovodnik stie elektronsku, odnosno upljinsku provodnost.

Poluprovodnici dopirani donorimanazivaju se poluprovodnici n-tipa, a oni dopirani akceptorima nazivaju se poluprovonicima p-tipa.

Poluprovodnici Poluprovodnici nn--tipatipa Nastaje kada se poluprovodnik dopira petovalentnim Nastaje kada se poluprovodnik dopira petovalentnim

primesama, na primer fosforom (P), arsenom (As) ili primesama, na primer fosforom (P), arsenom (As) ili antimonom (Sb). antimonom (Sb).

donorske primese donorske primese -- donoridonori Elektroni se u nElektroni se u n--tipu poluprovodnika tipu poluprovodnika esto zovu esto zovu

veveinski, a inski, a upljine upljine -- manjinski manjinski nosioci naelektrisanja.nosioci naelektrisanja.

Poluprovodnici Poluprovodnici pp--tipatipa NNastaje kada se poluprovodnik dopira astaje kada se poluprovodnik dopira

trovalentnim primesama, mtrovalentnim primesama, meu koje spadaju eu koje spadaju bor (B), aluminijum (Al), galijum (Ga) i indijum bor (B), aluminijum (Al), galijum (Ga) i indijum (In).(In).

akceptorske primese akceptorske primese -- akceptoriakceptori U U poluprovodnikupoluprovodniku pp--tipatipa upljineupljine susu veveinskiinski, a , a

elektronielektroni manjinskimanjinski nosiocinosiocinaelektrisanjanaelektrisanja..

RazliRazliite kombinacije pite kombinacije p-- i ni n-- spojeva spojeva omoguomoguavaju izradu raznovrsnih avaju izradu raznovrsnih poluprovodnipoluprovodnikih elektronskih naprava, kih elektronskih naprava, integrisanih kola i diskretnih poluprovodnikih komponenata (tranzistora, dioda, tiristora).Poluprovodnici mogu biti u vidu elemenata, Poluprovodnici mogu biti u vidu elemenata, jedinjenja i legura.jedinjenja i legura.

Princip provoenja elektrine struje Pod dejstvom spoljanjeg elektrinog polja u

poluprovodniku kreu se i elektroni i upljine. upljine u smeru elektrinog polja, a elektroni u suprotnom smeru. Na taj nain poluprovodnici imaju dve komponente provodnosti elektronsku i upljinsku, od kojih prva moe biti preovladavajua za primesne poluprovodniken-tipa (n), a druga za primesne poluprovodnike p-tipa (p).

Izraz za specifinu elektrinu provodnostpoluprovodnika data je relacijom:

Elementarni poluprovodni materijali

Postoji ukupno 12 poluprovodnih materijale iz periodnog sistema elemenata:bor (B), ugljenik (C), silicijum (Si), fosfor (P), sumpor (S), germanijum (Ge), arsen (As), selen (Se), kalaj (Sn), antimon (Sb), telur (Te) i jod (J)

Si - silicijum Dobija se iz kvarcnog peska, SiO2,u elektrinim

peima redukcijom koksa pri temperaturi od 1500 -1750C.

Tamno sive boje je i krt je. Ima dijamantsku kristalnu strukturu. Temperatura topljenja 1421C. Specifina el. otpornost 10 m irina zabranjene energetske zone na 300K 1,12eV

na 0K 1,16eV

3

ematski prikaz atoma Si u ravni

Ge - germanijumGe ima metalni sjaj, dosta je tvrd, ali veoma krt. Ima dijamantsku kristalnu strukturu. Temperatura topljenja 937C. Specifina el. otpornost 47 cm irina zabranjene energetske zone na 300K 0,803eV

na 0K 0,890eV

irinairina zabranjenezabranjene zone zone germanijumagermanijuma, , sicilijumasicilijuma i i galijumgalijum--arsenidaarsenida u u funkcijifunkciji temperaturetemperature

Provodna zona je od valentne zone razdvojena nizom energetskih nivoa kojeelektroni ne mogu da zauzimaju i koji se zbogtoga naziva zabranjenom zonom. irinazabranjene zone kod poluprovodnika relativnoje mala i na sobnoj temperaturi (300K) iznosi0,66 eV za germanijum, 1,12 eV za silicijum i 1,42 eV za galijum-arsenid. Ove vrednostipredstavljaju najmanje iznose energije koje je potrebno dovesti elektronu u valentnoj zoni dabi mogao da "pree" u provodnu zonu i uestvuje u provoenju elektrine struje krozpoluprovodnik.

Na 300K

PROVODNICIPROVODNICI

Provodnici su elektrotehniki materijali ija se specifina elektrina otpornst nalazi u granicama od 10 m do 10 m. To su materijali kod kojih se valentna i provodna zona preklapaju (nema energetskog procepa) na temperaturi apsolutne nule.

-8

Provodnici se na osnovu nosilaca naelektrisanja mogu podeliti na dve grupe:a) Provodnici sa elektronima kao nosiocima ili provodnici prvog redab) Provodnici sa jonima kao nosiocima naelektrisanja ili provodnici drugog reda, tzv.elektroliti.

Provodnici prvog reda, gde spadaju metali i njihove legure, a koji se dalje mogu podeliti na: z metale velike provodnosti u koje spadaju

srebro, zlato, bakar i aluminijum; z metali slabije provodnosti, kao to su: nikl, cink,

gvode, olovo, kalaj, molibden, platina, volfram; legure metala, kao to su: konstantan, cekas, kantal, nihrom i manganin i

z specijalni provodni materijali, koji imaju specifinu namenu za izradu elektrinih kontakata, osiguraa, termoelektrinih spregova i nekih elektronskih komponenata i naprava.

Metali velike Metali velike provodnostiprovodnosti ( bakar (( bakar (CuCu), aluminijum (Al), ), aluminijum (Al), srebro (srebro (AgAg) i zlato (Au) ) imaju najmanju specifi) i zlato (Au) ) imaju najmanju specifinu nu elektrielektrinu otpornost (nu otpornost (~10~10--8 8 mm) i zato se koriste za ) i zato se koriste za izradu provodnika.izradu provodnika.

Metali male Metali male provodnostiprovodnosti ( nikl (Ni), gvo( nikl (Ni), gvoe e ((FeFe), kalaj ), kalaj ((SnSn), olovo (), olovo (PbPb) , molibden (Mo), volfram (W), platina ) , molibden (Mo), volfram (W), platina ((PtPt), cink (), cink (ZnZn) itd. ) imaju ve) itd. ) imaju veu specifiu specifinu elektrinu elektrinu nu otpornost (otpornost (~10~10--77m) i m) i imjuimju specifispecifine primene u ne primene u elektrotehnici.elektrotehnici.

Otporne legure ( Otporne legure ( kantalkantal, , cekascekas, , manganinmanganin, konstantan , konstantan itd.) od svih provodnika imaju itd.) od svih provodnika imaju najvevenajveveuu specspec. . elekelek. . otprornoistotprornoist ((~10~10--88m), zbog m), zbog ega se koriste za ega se koriste za izradu izradu grjagrjaaa i otpornika.i otpornika.

Specijalni provodni materijali su oni koji se koriste u Specijalni provodni materijali su oni koji se koriste u izradi nelinearnih otpornika, izradi nelinearnih otpornika, termotermo elektrielektrinih nih spregovaspregova, , lemovalemova, topljivih osigura, topljivih osiguraa, a, el.kontakatael.kontakata i i galvanskih galvanskih elemeanataelemeanata i akumulatora.i akumulatora.

Radna oblast primene metalnih provodnika u elektrotehnici, pa se specifina otpornost moe dati izrazom:

p i p- nazivaju se temperaturski sainioci specifine elektrine otpornosti.

Zavisnost specifine elektrine otpornosti bakra od temperature

POLUPROVODNICIPoluprovodnici n-tipa Poluprovodnici p-tipa Princip provoenja elektrine strujeElementarni poluprovodni materijaliSi - silicijumGe - germanijumirina zabranjene zone germanijuma, sicilijuma i galijum-arsenida u funkciji temperaturePROVODNICI