EVROPSKI UNIVERZITET
BRČKO DISTRIKT
PEDAGOŠKI FAKULTET
ODSIJEK: MATEMATIKA I FIZIKA
POLUPROVODNICI U FUNKCIJI TRANSFORMACIJE
ELEKTRIČNE ENERGIJE U SVJETLOSNU
-SEMINARSKI RAD-
Profesor:
Student:
prof.dr. Hrustem Smailhodžić
Brčko, februar 2018.
4
1. POLUPROVODNICI
Poluprovodnici
su materiali koji imaju neka svojstva provodnika i svojstva izolatora. U
zavisnosti od uslova u kojima se nalazi kao i od primjesa tj. nečistoća u njemu, mogu
preovladati svojstva provodnika, odnosno izolatora. To su čvrsti materijali, čija se vrijednost
specifične električne otpornosti nalazi između otpornosti provodnika i dielektrika, i reda je od
10
3
Ωm do 10 m
-2
Ωm.
Poluprovodnici se umjereno suprotstavljaju nosiocu elektriciteta. Najvažniji poluprovodnički
materijali su: silicijum (Si), germanijum (Ge) i galijum arsenid (GaAs). Poluprovodnici čine osnov
savremene elektronike. Poluprovodnici su materijali sa manjim brojem slobodnih naelektrisanja
(elektrona i šupljina). Unošenjem malih količina nečistoća u kristal poluprovodnika on mijenja
električne osobine i postaje djelimično provodnik. Broj slobodnih nosioca naelektrisanja može se
mijenjati i dejstvom spoljašnjih faktora: temperature, svjetla, električnog polja. Tada broj slobodnih
naelektrisanja značajno poraste i poluprovodnik prelazi u provodnike. Veličina koja karakteriše
poluprovodne materijale je energetski procijep.
Slika 1. Energetski procijep
Veličinom energetskog procijepa definisani su različiti materijali. Kod izolatora, energetski
procijep je toliki da je valentnom elektronu, koji se nalazi u tzv. valentnoj zoni, potrebno
saopštiti veliku energiju da bi prešao iz valentne zone u zonu slobodnog kretanja - provodnu
zonu. Poluprovodnici se odlikuju procijepom čija je vrijednost, pri normalnoj temperaturi,
negdje između one kod provodnika i izolatora.
5
Slika 2. Šematski prikaz energetskih zona a) dielektrika, b) provodnika, c) poluprovodnika
Kada električna svojstva poluprovodnika zavise od prisustva nekog stranog elementa, onda
je takav poluprovodnik primjesni poluprovodnik. Atomi stranih elemenata (nečistoće), koje se
obično nazivaju
primjesama
, ne mogu nikada u potpunosti da odstrane. Međutim, ukoliko je
njihova koncentracija vrlo mala, onda
primjese ne utiču u većoj mjeri na električna svojstva
poluprovodnika. Naprotiv, ako je koncentracija primjesnih atoma relativno velika, njihov
uticaj na električna svojstva poluprovodnika je
dominantan unutar širokog intervala
temperature.
Primjese mogu biti veoma različite. U poluprovodničkim komponentama su od prevashodnog
značaja one primjese koje se namjerno i kontrolisano, pomoću odgovarajućih tehnoloških
postupaka, dodaju poluprovodniku. Koncentracije primesa kreću se obično između 10
14
cm
-3
i
10
20
cm
-3
. To su, redovno, primjese čiji su atomi petovalentni ili trovalentni. Ukoliko se
dodaju petovalentne primjese, onda nastaju poluprovodnici
n
-tipa
, a dodavanjem trovalentnih
primjesa se dobijaju poluprovodnici
p
-tipa
.
Poluprovodnik
n
-tipa
nastaje kada se poluprovodniku dodaju petovalentnim primjesama, kao
na primjer fosforom (P), arsenom (As) ili antimonom (Sb).
