10 - Fysikk & Teknologi Flashcards
Halvleder
En halvleder er et stoff som leder strøm dårlig. På lik linje med en isolator, har halvledere et energigap, men energigapet til halvledere er mindre (ca. 3 eV). Altså vil det være flere ledningselektroner her enn i en isolator, og halvledere vil derfor ha mere strøm til samme spenning.
Leder
En leder er et stoff som leder strøm veldig godt. Ledere har ingen energigap fordi valens- og ledningsbåndet overlapper hverandre. Her vil det da være mange ledningselektroner. Selv ved lave spenninger vil strømmen være høy.
Energibånd
Energibåndene til et stoff er de energinivåene atomene kan ha, og disse nivåene ligger tett i tett i en spesiell båndstruktur.
Valensbånd
Valensbåndet er det øverste energinivået der elektronene fortsatt er bundet fast til bestemte atomer, men likevel så løst at elektronene kan bevege seg opp til ledningsbåndet.
Ledningsbåndet
Ledningsbåndet er det nederste energinivået der elektronene ikke lenger er bundet fast til bestemte atomer, men er mobile og kan bevege seg rundt fra et atom til et annet, og det er slik det oppstår strøm. Antall ledningselektroner bestemmer ledningsevnen til stoffet.
Doping av halvledere
Å dope en halvleder vil si å erstatte noen av atomene i halvlederen med fremmede atomer.
N-halvleder
En n-halvleder er halvleder som er n-dopet. Det vil si at halvlederen er dopet med et stoff som har 5 valenselektroner. F.eks. kan dette være fosfor. Det vil da bli et fritt elektron. Halvlederen i seg selv er fortsatt nøytral, men vi vil få negative ladningsbærere og halvlederen vil da kunne lede strøm.
P-halvleder
En p-halvleder er en halvleder som er p-dopet. Det vil si at halvlederen er dopet med et stoff som har 3 valenselektroner. Det vil da være et positivt hull. Halvlederen i seg selv er nøytral, men vi har positive ladningsbærere og vil derfor kunne lede strøm.
Diode
En diode er satt sammen av en p- og en n-halvleder. Når disse er satt sammen, vil de frie elektronene fra n-halvlederen diffundere bort til p-halvlederen og falle inn i de positive hullene. Det vil da oppstå en spenningsbarriere i grenseområdet mellom platene, som etterhvert vil skape en balanse som hindrer flere elektroner å vandre over.
Koble en krets opp til en diode.
Når man kobler en krets opp til en diode vil man enten få lederetning eller en sperreretning. Lederetningen er p- til n-halvleder. Fordi man da har minus på n-halvlederen og pluss på p-halvlederen vil elektronene bevege seg gjennom sperreretningen dersom spenningen til spenningskilden er større enn spenningsbarrieren. Sperreretningen er n- til p-halvleder. Fordi minus er på p-halvlederen og pluss er på n-halvlederen vil ladningsbærerne trekkes vekk fra grenseområdet og spenningsbarrieren øker, og det går ikke strøm.
Transistor
En transistor er enten satt sammen som pnp eller npn. En npn-transistor har tre terminaler; emitter, base, kollektor. Fordi transistoren har to spenningsbarrierer, vil ikke den lede strøm før spenningsbarrieren mellom emitter og base er brutt. Spenningsbarrieren brytes når spenningen mellom emitter og base er stor nok vil basestrømmen åpne spenninsbarrierene slik at det bil gå strøm gjennom transistoren (mellom emitter og kollektor).
Isolator
En isolator er et stoff som nesten ikke leder strøm. Dette er fordi isolatorer har et så stort energigap (ca. 10 eV) mellom valens- og ledningsbåndet at det nesten ikke er noen ledningselektroner ved romtemperatur. Ved høyere temperaturer vil strømmen fortsatt være liten pga. høy resistanse.
Donorer
De frie elektronene fosfor-atomet bidrar med.
Mottakere
De positive hullene bor-atomene skaper.
LED (lysemitterende diode/lysdiode)
En lysdiode er en diode som sender ut lys. Når elektronene “faller” ned i de positive hullene mister de energi som er omtrent like stort som energigapet. Denne energien vil da sendes ut som elektromagnetisk stråling. Denne strålingen vil ha en frekvens f=Eg/h. Hva slags stråling som sendes ut avhenger derfor av størrelsen på energigapet.
