Vypracovala: B. Horváthová
 
 
Látky môžeme rozdeliť na: vodiče, polovodiče a izolanty, z hľadiska vedenia elektrického prúdu. Porovnávať môžeme pomocou merného elektrického odporu.
 
          vodiče                10-2 Omega.m         polovodiče            109 Omega.m            izolanty
 
 
Anglický vedec J. A. Fleming vymyslel roku 1904 dvojelektródovú elektrónku.
Elektrónky zohrali rozhodujúcu úlohu pri vzniku rádia, televízie.
V roku 1948 vedci Shockley, Bardeen a Brattain nahradili elektrónky malým a studeným polovodičom. Polovodičové súčiastky obrátili vývoj k digitálnym prístrojom, hlavne keď sa ich podarilo spojiť do jediného kúska polovodiča – do integrovaného obvodu.
 
Polovodiče sú látky, ktoré sa za veľmi nízkych teplôt stávajú izolantmi. Medzi polovodiče patria:
a) chemické prvky - kremík, germánium, uhlík, selén,
b) chemické zlúčeniny – sulfid olovnatý, sulfid kademnatý
c) organické látky- hemoglobín, chlorofyl
 
Merný elektrický odpor polovodičov sa so zvyšujúcou teplotou rýchlo zmenšuje. Opačne je to u kovov, kde sa merný elektrický odpor so zvyšujúcou teplotu mierne zväčšuje. Môžeme to vidieť na našom grafe.
 
 
V čistom kremíku sa pri zmene teploty z 300 K na 600 K zväčší hustota voľných elektrónov viac ako 105 – krát.
 
Veľká teplotná závislosť odporu polovodiča sa využíva pri termistoroch. Termistor je polovodičová súčiastka, ktorá sa skladá z kúska polovodiča a dvoch elektrických prívodov.
 
 
 
Na obrázkoch vidíme rôzne termistory. Majú rozličné tvary a veľkosti. Pomocou termistorov môžeme merať rýchlosť prúdenia tekutín. Vonkajšie ochladzovanie termistora, ktorým prechádza elektrický prúd, závisí od rýchlosti prúdenia tekutiny, ktorá obteká termistor.
Termistory sa používajú aj v elektrických prístrojoch na ochranu niektorých súčiastok pri zapnutí prístroja.
Predstavme si ideálnu kryštálovú mriežku kremíka. Kremík je štvormocný, viaže sa so štyrmi susednými atómami pomocou štyroch vlastných valenčných elektrónov a štyroch valenčných elektrónov, z ktorých každý patrí jednému zo štyroch susedných atómov.
Pri teplotách približujúcich sa 0 K sa kremík správa ako izolant. Pri vyšších teplotách sa môžu niektoré väzby porušiť. Zrušením niektorých väzieb vznikajú súčasne dva typy voľných častíc s nábojom, a to priamo v pároch. Vznikajú voľné elektróny a tzv. diery, častice s kladným elektrickým nábojom. Vidíme na obrázku.
 
 
Hovoríme o generácii párov voľný elektrón – diera. Pojmom diera charakterizujeme situáciu, keď uvoľnený valenčný elektrón chýba vo väzbe medzi atómami. Diere prisudzujeme kladný náboj. Nie je to skutočná častica s nábojom. Hustota dier sa rovná hustote voľných elektrónov. Pokiaľ voľný elektrón obsadí prázdne miesto – dieru, zanikne pár elektrón – diera. Zánik párov elektrón – diera sa volá rekombinácia. Bez elektrického obvodu je pohyb elektrónov a dier chaotický. Pohyb diery si predstavujeme tak, že nikdy nejde o premiesťovanie kladných iónov v kryštálovej mriežke. Niektorý z elektrónov v danom okamihu ešte neporušenej väzby preskočí na miesto porušenej väzby. Vykompenzuje prebytok kladného náboja v danom mieste. Súčasne sa objaví diera na inom mieste. Vytvorením elektrického poľa sa voľné elektróny pohybujú proti smeru a diery v smere vektora intenzity elektrického poľa. V polovodiči vzniká elektrický prúd. Výsledný elektrický prúd v polovodiči sa rovná súčtu elektrónového prúdu a dierového prúdu.
Daný typ elektrickej vodivosti polovodičov sa nazýva vlastná vodivosť. Látky s touto vodivosťou sa nazývajú vlastné polovodiče. Praktická aplikácia vlastnej vodivosti polovodičov sa používa málo. Oveľa častejšie sa používajú nevlastné polovodiče.
 
 
Úlohy:
 
1) Popíšte graf závislosti merného elektrického odporu od teploty u polovodičov a porovnaj s priebehom u kovov.
2) Vysvetlite generáciu a rekombináciu párov.
3) Kedy hovoríme o vlastnej vodivosti?
 
 
Použitá literatúra:
 
Vachek , Bednařík – Fyzika pre 1. ročník gymnázia
Tarábek a kol. - Zmaturuj z fyziky