Test 20. 10. Flashcards
Typy látek dle vodivosti el. proudu
Vodiče-vedou dobře el. proud
Nevodiče (izolanty)-nevedou el. proud
Polovodiče-neřadí se mezi typické vodiče ani nevodiče
Typické polovodiče
Si; Ge; Se; C; GaAs
Vlastní polovodiče
-Čisté polovodiče (bez příměsy)
-vlastní vodivost; měrný odpor závisí na teplotě a osvětlení
-Použití-Termistory (polovodičové součástky)->odpor závisí na teplotě
-Měřící a regulační technika
Elektrický proud v polovodičích
uspořádaný pohyb volných elektronů a děr
Jak vznikají díry ve vlastních polovodičích
V celé struktuře Si tedy neexistují žádné volné elektrony (jen absolutní 0)
->při pokojových teplotách se slabě vázané valenční elektrony uvolní->
Na jejich místě pak vznikne oblast s nedostatkem záporného náboje (tzv. díra)
Fotorezistor
-Pár elektron –díra může být generová i světlem
-odpor závisí na intenzitě osvětlení->Měřící a regulační technika
Nevlastní polovodiče
-řízeně „znečištěné“ (dotované) jistými příměsemi (příměsové polovodiče)
prostě se tam hodí atom jiného prvku
-Z příměsových polovodičů vyrábíme důležité elektrotechnické součástky, mj. diodu a tranzistor
Polovodiče typu N (negativní)
-Obsahují pětivazný atom (P, As)
-4 elektrony do mřížky, 5. elektron se odtrhne (->volný elektron)
=>Vodivost příměsového polovodiče je proto vyšší než vlastního
Polovodiče typu P (pozitivní)
-Obsahují trojvazný atom (B, In)
-3 valenční elektrony do mřížky, místo 4. elektronu vzniká díra
=>I v tomto případě je vodivost příměsového polovodiče vyšší
Polovodičová dioda
- polovodiče typu P aN
- mezi nimi je tzv. přechod PN-oblast bez volného náboje, neboť díry se zde zrekombinovaly
s volnými elektrony
-Připojíme–li P na kladnou svorku zdroje aN na svorku zápornou, dají se elektrony a díry do pohybu směrem k PN přechodu a ten se objemově zmenšuje
-apětí cca 0,5V- PN přechod zanik=> dioda se otevírá + vede el. proud (propustný směr)
Jak funguje dioda
-Připojíme–li P na kladnou svorku zdroje aN na svorku zápornou, dají se elektrony a díry do pohybu směrem k PN přechodu a ten se objemově zmenšuje
-Napětí (U) cca 0,5V- PN přechod zanik=> dioda se otevírá + vede el. proud (propustný směr)
-zapojení v opačném směru->zvětšování PN přechodu->ZÁVĚRNÝ SMĚR
Druhy diod
-Usměrňovací
-Zenerova (stabilizační) dioda-otevření i v propustném směru-> I se mění, ale U je konstantní (Světelná dioda (LED dioda))
-Fotodioda=zdroj napětí
-předchůdce diod=vakuové elektronky
Tranzistor
polovodičová součástka se dvěma PN přechody a třemi vývody
Druhy tranzistorů
-Tranzistor PNP; Tranzistor NPN
-oba mohou být elektrický spínačem
-Narozdíl od mechanického spínače se však tranzistor otevírá plynule (třeba na50%),
čehož lze využít při konstrukci zesilovače
-Gigavynález 20. století (nahradil energeticky náročné a poruchové elektronky)
-Využití-sdělovací technika, automatizace, elektronika, výpočetní technika,…
-Výroba-jako diskrétní součástky, součástí integrovaných obvodů (IO)
Elektrické vlastnosti kapalin
-poměrně dobré izolanty
-v H2O-rozpuštění soli/kyseliny/zásady=> ELEKTROLYT (dobrý vodič el. proudu)
(molekuly H2O jsou polární=>schopnost disociace na ionty)
Disociace
=rozklad molekul na ionty (H2SO4->(H2+)+(SO4-))
Elektrolýza
dvě vodivá tělesa (elektrody) do H2O=>ionty-uspořádaný pohyb=>elektrolytem teče proud
-připojená ke zdroji napětí -kladné kationty kzáporné katodě a záporné
anionty ke kladné anodě
-ionty na elektrodu-snaha o chem. reakci s 1) s elektrodou 2) s elektrolytem 3) vykondenzují
Odpor elektrolytu
Značka: R=Ω·m
Elektrický odpor elektrolytu závisí na:
1) Vzdálenosti elektrod (l)
2) obsahu kolmého průřezu elektrod (S)
3) materiálu (měrný elektrický odpor, ne hustota!) (ρ)
Rozkladné napětí
=napětí, které vznikne mezi dvěma různými prvky, z nichž jsou tvořeny elektrody
-elektrody-stejný materiál => U(r)=0
-značka U(r)
-Elektrolýza závisí na napětí zdroje (Napětí musí disociovat látky, až potom může obvodem procházet proud)
-určení z Ohmova zákona (I=U-U(r)/R
VA charakteristika elektrolytu
V elektrolytu platí Ohmův zákon, s výjimkou oblasti mezi 0V a napětím Ur.
Příklady elektrolýzy
Elektrolýza roztoku modré skalice (pokovování)
–Anoda se rozpouští, ionty mědi přecházejí do roztoku a jsou transportovány na katodu, kde se vylučují jako čistý kov (pokovování).
–Volné elektrony převede zdroj z anody na katodu.
Elektrolýza vody
–Na katodě se vylučuje vodík a na anodě zase kyslík vzniklý reakcí vody a síranového aniontu.
–Objemy obou plynů jsou vpoměru 2 : 1
Faradayovy zákony elektrolýzy
Hmotnost vyloučené látky (m) určíme pomocí 1.Faradayova zákona elektrolýzy.
–m =AQ, [A]=kg.C-1
–(A -elektrochemický ekvivalent; Q –prošlý el. náboj)
Elektrochemický ekvivalent A pak počítáme z 2.Faradayova zákona elektrolýzy