Kalábovi

Kalábovic wikina

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web


pitel:isz:polovodicove_prvky

Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

Odkaz na výstup diff

pitel:isz:polovodicove_prvky [03. 07. 2012, 13.53:47] (aktuální)
Řádek 1: Řádek 1:
 +====== Princip činnosti polovodičových prvků ======
 +Základem funkce všech logických obvodů jsou polovodičové součástky. Využívá se hlavně příměsoých polovodičů:​ do krystalické mřížky například křemíku se přidává lehká příměs (třeba i jen tisícina procenta), která výrazně upravuje vodivost polovodiče. Ke křemíku se často přidává třímocný prvek, třeba hliník, pro vznik tzv. děr (polovodič se stává akceptorem),​ nebo pětimocný prvek, např. germanium, pro přebytek elektronů (polovodič se nazývá donor, dárce).
  
 +===== Dioda =====
 +[[http://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​Diode_symbol.svg|{{ http://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​thumb/​b/​b4/​Diode_symbol.svg/​200px-Diode_symbol.svg.png|Symbol diody}}]]
 +[[wp>​Diode]]
 +
 +Realizována jako PN přechod. P a N jsou polovodiče,​ většinou z křemíku. P (pozitivní,​ anoda, +) obsahuje díry, N (negativní,​ katoda, −) elektrony. Při přívedení napětí ve správném směru, dioda proud propouští,​ v opačném směru ne (pokud nedojde k proražení diody). Slouží tedy jako usměrňovač. Aby dioda proud propouštěla,​ musí na ní být nějaké minimální napětí, aby elektrony zaplnily díry. Toto napětí bývá většinou kolem 0,7 V.
 +
 +Dioda je propustná ve směru P->N. Pokud přivedeme dostatečný proud v nepropustném směru, diodu "​propálíme"​ (jsou ale i diody, které to přežijou a pak můžou dál fungovat).
 +===== Tranzistor =====
 +[[http://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​BJT_NPN_symbol_(case).svg|{{ http://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​thumb/​c/​cb/​BJT_NPN_symbol_(case).svg/​200px-BJT_NPN_symbol_(case).svg.png|Symbol NPN tranzistoru}}]]
 +[[wp>​Transistor]]
 +
 +==== VA charakteristika ====
 +{{http://​www.faqs.org/​docs/​electric/​Semi/​03089.png}}
 +
 +
 +==== Bipolární ====
 +[[wp>​Bipolar junction transistor]]
 +
 +Bipolární tranzistor si lze představit jako dvě diody se společnou anodou. Je to součástka se třemi nožičkami,​ označenými jako kolektor, báze a emitor. Tranzistory se vyrábějí ve dvou variantách NPN((En-pé-en,​ šipka ven)) (častější,​ symbol na obrázku) a PNP. O jeho činnosti můžeme zjednodušeně říct, že z kolektoru na emitor propustí βnásobek proudu na bázi. β je katalogová hodnota, většinou se pohybuje v rozsahu 50–150. Pokud je tedy β například 100, a na bázi přivedeme 1 mA, může být proud z kolektoru na emitor až 100 mA.
 +
 +Trocha fyziky: bipolární tranzistor používá k přenosu proudu jak elektrony (volné elektrony v materiálu N), tak díry (chybějící elektrony materiálu P). Po přivedení dostatečného napětí na bázi se stane přechod NPN vodivým.
 +
 +Tranzistor lze také použít jako spínač. V tomto zapojení bude malý (snížený pomocí rezistoru) proud I<​sub>​BE</​sub>​ řídit větší proud I<​sub>​CE</​sub>​.
 +[[http://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​Transistor_as_switch.svg|{{ http://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​thumb/​5/​5d/​Transistor_as_switch.svg/​200px-Transistor_as_switch.svg.png |Tranzistor jako spínač}}]]
 +
 +==== Unipolární ====
 +Unipolární tranzistor je dnes hodně používaný například v počítačích -- téměř nahradil bipolární tranzistory. Hlavní rozdíl z fyzikálního hlediska je takový, že unipolární tranzistor používá buď jen díry, nebo jen elektrony pro přenos náboje. Tyto tranzistory se nazývají také "polem řízené"​. Hlavní výhodou v užití je to, že unipolární tranzistory generují o hodně méně tepla, než bipolární,​ takže se hodí lépe do čipů. Taky mají vysoké použití v zesilovací technice, protože způsobují malé zkreslení.
 +
 +Příklad unipolárního tranzistoru je [[wp>​MOSFET]].
 +===== CMOS =====
 +[[wp>​CMOS]]
 +
 +Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (ehm, //​doplňující se kov-oxid-polovodič//?​) je technologie používaná na většině integrovaných obvodů. Využívá tranzistorů [[wp>​MOSFET]] typu **n** a **p**. MOSFET mají podstatnou výhodu v tom, že jsou oproti jiným tranzistorům efektivnější -- žerou prostě míň proudu.
 +
 +Důležité je v obvodech rozpoznávat značky negace. Pro negaci se používá kolečko na vstupech nebo výstupech. Negace převrací signál z logické 0 na 1 a naopak. Jinak vám obvody nebudou vycházet :-). Taky je potřeba rozpoznat, jestli tranzistor propouští proud při 0 nebo při 1 (na bázi). Na obrázku s NAND je toto řešeno tak, že pokud má propouštět tranzistor při 0 na bázi, je tam ještě znaménko negace. U NOR je typ tranzisotru rozlišen šipkou -- pokud vede doprava, propouští při 0.
 +
 +==== NAND ====
 +[[http://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​CMOS_NAND.svg|{{ http://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​thumb/​e/​e2/​CMOS_NAND.svg/​200px-CMOS_NAND.svg.png |CMOS NAND}}]]
 +
 +Dokud je alespoň jeden ze vstupů nastavený na nízké napětí, je výstup skrze alespoň jeden vrchní tranzistor připojen na vysoké napětí a tedy ve stavu logické 1. Jakmile jsou oba vstupy v logické 1, je vysoké napětí nahoře odstriženo a výstup je spojený skrze spodní tranzistory k zemi, tedy 0 V, logická 0.
 +
 +[[http://​tams-www.informatik.uni-hamburg.de/​applets/​hades/​webdemos/​05-switched/​40-cmos/​nand.html|Interaktivní ukázka]]
 +==== NOR ====
 +[[http://​commons.wikimedia.org/​wiki/​File:​Cmos_nor.svg|{{ http://​upload.wikimedia.org/​wikipedia/​commons/​thumb/​9/​95/​Cmos_nor.svg/​500px-Cmos_nor.svg.png |CMOS NOR}}]]
 +
 +Pokud je přivedeno vysoké napětí na jeden ze vstupů, je otevřen tranzistor, který spojí výstup se zemí (nastaví na výstupu 0 V, logická 0). Pokud jsou oba vstupy nastavené na 0, jsou oba vrchní tranzistory v propustném stavu a spojí vysoké napětí s výstupem (+5 V, logická 1).
 +
 +[[http://​www.falstad.com/​circuit/​e-cmosnor.html|Interaktivní ukázka]]
 +
 +===== Shrnutí (na co nezapomenout) =====
 +  * polovodič: používají se nevlastní (příměsové) polovodiče,​ většinou je základem křemík, typ P a N => PN přechod, hradlová vrstva
 +  * logické obvody používají polovodičové součástky
 +  * dioda: průchodná ve směru P-N, čili na P přivedeme kladné napětí, většinou je třeba 0,6-0,7V minimálně
 +  * bipolární tranzistor: nosičem jsou díry i elektrony
 +  * unipolární tranzistor: nosičem je jen jeden z výše zmíněných,​ efektivnější,​ přesnější
 +  * pokud přivedeme napětí na bázi (oproti emitoru), tranzistor se ve směru kolektor-emitor otevírá (u unipolárního přivádíme na gate, aby se otevřel směr source-drain)
 +  * tranzistor může sloužit jako zesilovač proudu, nebo jako přepínač
 +  * 2 typy, buď propouští při log 0, nebo při log 1
 +  * CMOS: technologie pro výrobu logických hradel pomocí tranzistorů MOSFET
 +  * MOSFET: někdy nazývané "​řízené polem",​ efektivní, málo tepla, typ N nebo P
 +  * NAND a NOR hradla - zapojení tranzistorů za cílem realizace log. funkce
 +==== Co je třeba vědět kdyby se zeptali ====
 +  * Diodu lze prorazit, tj. vést proud i v závěrném směru, v propustném směru vede proud běžně od napětí asi 0,7 voltu((Proč 0,7? Protože se musí zaplnit díry elektorny.)),​ jinak nevodí vůbec, dioda, kterou lze nedestruktivně prorazit je Zenerova
 +  * důvod použití unipolárních (MOSFET) v čipech -- méně tepla, menší spotřeba
 +  * při použití tranzistoru jako zesilovače vodí násobek proudu přiváděného na bázi-gate
 +  * log. hradla mají obvykle 2 vstupy, hodnoty jsou log. 0 nebo 1, čemuž odpovídá nějaké napětí (např 0 V a 5 V), dále do hradla vede zvlášť vstupní napětí (log 1) a uzemnění (log 0), tyto 2 hodnoty se na základě vstupů připojují na výstup (tedy nepřipojují se na výstup vstupy)
/var/www/wiki/data/pages/pitel/isz/polovodicove_prvky.txt · Poslední úprava: 03. 07. 2012, 13.53:47 (upraveno mimo DokuWiki)