Pod wzgledem przewodzenia pradu elektrycznego rozrozniamy 3 typy cial fizycznych: przewodniki, dielektryki i polprzewodniki . W polprzewodnikach przewodzenie pradu elektrycznego nastepuje tylko w okreslonych warunkach np. dostarczanie z zewnatrz energii cieplnej, energii swietlnej zewnetrznego pola elektrycznego lub domieszek innych materialow. Polprzewodniki maja budowe krystaliczna, na powloce zewnetrznej maja po 4 elektrony, sa to np krzem, german, niektore postacie wegla, selen, tlenki metali(uranu, cynku, manganu i miedzi) i niektore ferryty. Polprzewodniki moga byc samoistne lub domieszkowe. W polprzewodnikach samoistnych elektrony swobodne pojawiaja sie na skutek dostarczania zewnetrznej energii i zerwania wiazan kowalencyjnych. W polprzewodnikach domieszkowych elektrony swobodne i dziury powstaja na skutek wprowadzenia do siatki krystalicznej polprzewodnika dodatkowej domieszki. Polprzewodniki domieszkowe dziela sie na typu N i P: a)przewodnictwo typu N mozna otrzymac wprowadzajac do sieci krystalicznej polprzewodnika atomy pierwiastkow 5 wartosciowych o 5 elektronach walencyjnych np. arsenu, fosforu. N-negativus-z przewaga elektronow swobodnych nad dziurami. Atomy pierwiastkow 5 wartosciowych nazywamy donorami b)przewodnictwo typu P mozna otrzymac wprowadzajac do sieci krystalicznej polprzewodnika atomy pierwiastkow 3 wartosciowych np. boru, glinu. P-positivus z przewaga dziur nad elektronami swobodnymi. Atomy pierwiastkow 3 wartosciowych nazywamy akceptorami. Zlacze PN-to atomowo scisly styk dwoch krzysztalow ciala stalego. W elektronice najszersze zastosowanie maja zlacza: -polprzewodnik(przewodnik PN) –metal(przewodnik NP). Zlacze PN jest podstawowym elementem kazdej diody polprzewodnikowej, tranzystora, tyrystora Polprzewodniki przed zlaczeniem(obr)-Przed zetkneciem obu krysztalow sa one obojetne elektrycznie. W W krysztale typu N znajduja sie elektrony swobodne, a w krysztale typu P dziury. Polprzewodnik po zlaczeniu(Obr)-Po zetkneciu polprzewodnikow eletrony swobodne i dziury podlegaja zjawisku dyfuzji tzn. ze elektrony przechodza z obszaru N do P a dziury z P do N. W wyniku tego w obszarze N tworzy sie warstwa W1 nie skompensowanego ladunku dadatniego, a w polprzewodniku P warstwa W2 nieskompensowanego lad ujemnego. Warstwy W1 i W2 po obu stronach zlacza tworza warstwe zaporowa ktora uniemozliwia dalsza dyfuzje dziur i elektronow. Dochodzi do stanu rownowagi w ktorym przez zlacze ladunki nie plyna.Polaryzacja w kierunku zaporowym(Obr)-Jezeli do wyprowadzen metalowych n1 n2 doprowadzimy napiecie zewnetrzne o pewnej polaryzacji, to elektrony swobodne w plytce typu N a dziury w plytce P beda przyciagane do wyprowadzen n1 n2, a wiec warstwa zaporowa poszerza sie. Zlacze PN jest spolaryzowane zaporowo, plynie bardzo maly prad wsteczny Iw. Polaryzacja w kierunku przewodzenia(Obr)-Jezeli zmienimy kierunek napiecia zewnetrznego na przeciwny to elektrony swobodne w plytce N a dziury w plytce P beda odpychane od wyprowadzen n1 n2, w kierunku zlacza. Zlacze zacznie przewodzic prad przewodzenia Ip. Prad ten jest tym wiekszy im wieksze jest napiecie U oraz im wiecej sa domieszkowane plytki polprzewodnika. Zlacze jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia.

Diody polprzewodnikowe-Wyroznia sie 2 podstawowe typy diod polprzewodnikowych: a)ostrzowe (Diody ostrzowe maja mala obciazalnosc pradowa i napieciowa, ale moga pracowac przy wielkich czestotliwosciach. Zlacze PN w diodach ostrzowych powstaje na granicy zatknecia germanu typu N lub krzemu typu P z ostrzem metalowym. Ostrze jest zwykle wykonane z wolfranu lub zlota. b)warstwowe (Diody warstwowe maja wieksza obciazalnosc pradowa i napieciowa ze wzgledu na wieksza powierzchnie zlacza. Diody prostownicze duzej mocy maja obudowe metalowa, katoda jest polaczona z obudowa. Obudowa jest przystosowana do przykrecenia diody do radiatora, natomiast anoda jest wyprowadzona grubym gientkim przewodem Rodzaje diod(Obr):a)diody uniwerslane- o roznorodnym przeznaczeniu, moga pracowac w roznych zakresach czestotliwosci (od kilka Hz do kilkudziesieciu MHz). Najczesciej sa to diody germanowe ostrzowe lub krzemowe planarne (o malej powierzchni zlacza). Zastosowanie: detektory, mieszacze, ograniczniki, prostowniki malej mocy i urzadzenia pomiarowo kontrolne b)diody impulsowe(przelaczajace)- przeznaczone do pracy w ukladach impulsowych, wyrozniajace sie bardzo szybka reakcja na zmiane warunkow polaryzacji. Stosuje sie diody germanowe ostrzowe oraz diody krzemowe ze zlaczem PN domieszkowanym zlotem. Podstawowym parametrem tych diod jest czas polaczenia. c)diody tunelowe- o cienkiej warstwie zaporowej uzyskiwanej w skutek silnego domieszkowania zlacza PN, w ktorej sa mozliwe tunelowe przejscia nosnikow pradu. Zastosowanie: -w generatorach i wzmacniaczach mikrofalowych na zakres czestotliwosci do kilkuset GHz –w ukladach przelaczajacych d)diody pojemnosciowe- o konstrukcji specjalnej opracowanej do zastosowan, w ktorych wykorzystuje sie zjawisko zmian pojemnosci warstwy zaporowej zlacza PN pod wplywem doprowadzonego z zewnatrz napiecia polaryzacji: -warikapy(elementy o zmiennej pojemnosci stosowane glownie w ukladach automatycznego przestrajania obwodow rezonansowych) –waraktory (diody o zmiennej reaktancji spelniajace funkcje elementow czynnych w ukladach parametrycznych e)diody stabilizacyjne tzw Zenera-stosowane sa w ukladach stabilizacji napiec. Pracuja w kierunku wstecznym, gdzie w zakresie napiecia przebicia U_BR duzym zmanom napiecia wejsciowego odpowiadaja male zmiany napiecia wyjsciowego. Sa to najczesciej diody krzemowe warstwowe. Glownymi parametrami sa: -napiecie stabilizacji U_z(jest ono ogarniczone zagieciem charakterystyki oraz dopuszczalnymi stratami mocy –wspolczynnik stabilizacji Dioda prostownicza(Obr)-Stosuje sie ja w ukladach prostowniczych, ktorych zadaniem jest przeksztalcenie pradu zmiennego w 1 kierunkowy prad pulsujacy. Dioda spelnia wiec role elementu prostowniczego czyli zaworu 1 kierunkowego. (do rysunku charakterystyka pradowo napieciowa) U_TO-napiecie progowe: -dioda germanowa od 0,2 do 0,3V –diody krzemowe 06-0,8V U_BR-napiecie przebicia- prad w kierunku wstecznym gwaltownie wzrasta przy prawie stalym napieciu wstecznym. Te wlasciwosc wykrzystuje sie w diodach stabilizacyjnych Zenera

Parametry diod prostowniczych: -dopuszczalny prad sredni I_FAV –dopuszczalne napiecie srednie U_FAV –maksymalne straty mocy(ze wzgledu na dopuszczalne straty mocy diody dzieli sie na: malej mocy P_totmax<1W, sredniej mocy 1W≤P_totmax≤10W, duzej mocy P_totmax≥10W) –dopuszczalna temp zlacza Tjmax (diody germanowe 80*C i diody krzemowe 150*C) –rezystancja cieplna –wspolczynnik prostowania kpr=If/Ir –przy jednakowych napieciach U_F, U_R Tranzystor bi polarny zbudowany jest z 3 warstw polprzewodnikow P-N-P lub N-P-N> stanowi on kombinacje dwoch zlacz PN. Tranzystor jest elementem wzmacniajacym sygnaly elektryczne. Tranzystor ma 3 elektrody E-emiter B-baza C-kolektor. Zasada dzialania obu tranzystorow jest taka sama, roznice wystepuja tylko w polaryzacji zewnetrznych zrodel napiecia i w kierunku przeplywu pradow. Charakterystyki tranzystorow: -wyjsciowe I_c=f(U_CE) I_c=const –wejsciowe U_BE=f(I_B) U_CE=const –pradowe –sprzezenia zwrotnego Najwazniejsza jest charakterystyka wyjsciowa z ktorej mozna wyznaczyc 4 zakresy pracy tranzystora, ktore zwiazane sa z polaryzacja zlaczy emiter baza i kolektor baza: -zakres zaktywny(tutaj tranzystor ma walsciwosci wzmacniajace) –stan nieprzewodzenia i nasycenia wykorzystuje sie przy pracy przelacznikowej tranzystora, pracuje on wowczas jako klucz elektroniczny czyli przelacznik Tranzystory unipolarne FET- Tranzystory te dziela sie na zlaczowe JFET oraz z izolowana bramka IGFET. Tranzystory unipolarne nazywane sa tez polowymi, gdyz w dzialaniu tych elementow bierze udzial tylko 1 rodzaj nosnikow ladunkow. Tranzystory unipolarne dzialaja na zasadzie zmian pradu plynacego przez plytke polprzewodnikowa typu P lub N, za pomoca poprzecznego pola elektrycznego. Teoretycznie sterowanie praca tego tranzystora moze sie odbywac bez poboru mocy. Opis rysunku: 1)Plytka polprzewodnikowa typu P tworzy kanal. Do obu koncow kanalu dolaczone sa dwie elektrody S, D. W obszar kanalu wdyfundowuje sie domieszki o przeciwnym typie przewodnictwa. Wyprowadzenia zewnterzne tych obszarow nazywa sie bramka G. Bramka jest elektroda sterujaca przeplywem pradu przez plytke polprzewodnika. 2)Plytka polprzewodnika typu P przewodzi prad, przy czym jej przewodnosc jest tym wieksza, im wiecej jest atomow domieszki zanieczyszczajacej strukture krysztalu krzemu. Przeplyw prady przez plytke mozna zmienic za pomoca pola zewnetrznego. W tym celu na powierzchnie plytki naklada sie elektrode sterujaca G zwana bramka. Jezeli do bramki doprowadzimy napiecie dodatnie wzgledem zrodla S, to zlacze PN bedzie spolaryzowane zaporowo i bramka bedzie odpychac dziury zdazajace do drenu D. Zwezenie kanalu utrudnia przeplyw dziur. Napiecie bramki UGS zwieksza rezystancje plytki polprzewodnikowej przez zwezenie kanalu przeplywu dziur. Kanal jest tym wezszy im wyzsze jest napiecie UGS.

Pod wzgledem przewodzenia pradu elektrycznego rozrozniamy 3 typy cial fizycznych: przewodniki, dielektryki i polprzewodniki . W polprzewodnikach przewodzenie pradu elektrycznego nastepuje tylko w okreslonych warunkach np. dostarczanie z zewnatrz energii cieplnej, energii swietlnej zewnetrznego pola elektrycznego lub domieszek innych materialow. Polprzewodniki maja budowe krystaliczna, na powloce zewnetrznej maja po 4 elektrony, sa to np krzem, german, niektore postacie wegla, selen, tlenki metali(uranu, cynku, manganu i miedzi) i niektore ferryty. Polprzewodniki moga byc samoistne lub domieszkowe. W polprzewodnikach samoistnych elektrony swobodne pojawiaja sie na skutek dostarczania zewnetrznej energii i zerwania wiazan kowalencyjnych. W polprzewodnikach domieszkowych elektrony swobodne i dziury powstaja na skutek wprowadzenia do siatki krystalicznej polprzewodnika dodatkowej domieszki. Polprzewodniki domieszkowe dziela sie na typu N i P: a)przewodnictwo typu N mozna otrzymac wprowadzajac do sieci krystalicznej polprzewodnika atomy pierwiastkow 5 wartosciowych o 5 elektronach walencyjnych np. arsenu, fosforu. N-negativus-z przewaga elektronow swobodnych nad dziurami. Atomy pierwiastkow 5 wartosciowych nazywamy donorami b)przewodnictwo typu P mozna otrzymac wprowadzajac do sieci krystalicznej polprzewodnika atomy pierwiastkow 3 wartosciowych np. boru, glinu. P-positivus z przewaga dziur nad elektronami swobodnymi. Atomy pierwiastkow 3 wartosciowych nazywamy akceptorami. Zlacze PN-to atomowo scisly styk dwoch krzysztalow ciala stalego. W elektronice najszersze zastosowanie maja zlacza: -polprzewodnik(przewodnik PN) –metal(przewodnik NP). Zlacze PN jest podstawowym elementem kazdej diody polprzewodnikowej, tranzystora, tyrystora Polprzewodniki przed zlaczeniem(obr)-Przed zetkneciem obu krysztalow sa one obojetne elektrycznie. W W krysztale typu N znajduja sie elektrony swobodne, a w krysztale typu P dziury. Polprzewodnik po zlaczeniu(Obr)-Po zetkneciu polprzewodnikow eletrony swobodne i dziury podlegaja zjawisku dyfuzji tzn. ze elektrony przechodza z obszaru N do P a dziury z P do N. W wyniku tego w obszarze N tworzy sie warstwa W1 nie skompensowanego ladunku dadatniego, a w polprzewodniku P warstwa W2 nieskompensowanego lad ujemnego. Warstwy W1 i W2 po obu stronach zlacza tworza warstwe zaporowa ktora uniemozliwia dalsza dyfuzje dziur i elektronow. Dochodzi do stanu rownowagi w ktorym przez zlacze ladunki nie plyna.Polaryzacja w kierunku zaporowym(Obr)-Jezeli do wyprowadzen metalowych n1 n2 doprowadzimy napiecie zewnetrzne o pewnej polaryzacji, to elektrony swobodne w plytce typu N a dziury w plytce P beda przyciagane do wyprowadzen n1 n2, a wiec warstwa zaporowa poszerza sie. Zlacze PN jest spolaryzowane zaporowo, plynie bardzo maly prad wsteczny Iw. Polaryzacja w kierunku przewodzenia(Obr)-Jezeli zmienimy kierunek napiecia zewnetrznego na przeciwny to elektrony swobodne w plytce N a dziury w plytce P beda odpychane od wyprowadzen n1 n2, w kierunku zlacza. Zlacze zacznie przewodzic prad przewodzenia Ip. Prad ten jest tym wiekszy im wieksze jest napiecie U oraz im wiecej sa domieszkowane plytki polprzewodnika. Zlacze jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia.

Diody polprzewodnikowe-Wyroznia sie 2 podstawowe typy diod polprzewodnikowych: a)ostrzowe (Diody ostrzowe maja mala obciazalnosc pradowa i napieciowa, ale moga pracowac przy wielkich czestotliwosciach. Zlacze PN w diodach ostrzowych powstaje na granicy zatknecia germanu typu N lub krzemu typu P z ostrzem metalowym. Ostrze jest zwykle wykonane z wolfranu lub zlota. b)warstwowe (Diody warstwowe maja wieksza obciazalnosc pradowa i napieciowa ze wzgledu na wieksza powierzchnie zlacza. Diody prostownicze duzej mocy maja obudowe metalowa, katoda jest polaczona z obudowa. Obudowa jest przystosowana do przykrecenia diody do radiatora, natomiast anoda jest wyprowadzona grubym gientkim przewodem Rodzaje diod(Obr):a)diody uniwerslane- o roznorodnym przeznaczeniu, moga pracowac w roznych zakresach czestotliwosci (od kilka Hz do kilkudziesieciu MHz). Najczesciej sa to diody germanowe ostrzowe lub krzemowe planarne (o malej powierzchni zlacza). Zastosowanie: detektory, mieszacze, ograniczniki, prostowniki malej mocy i urzadzenia pomiarowo kontrolne b)diody impulsowe(przelaczajace)- przeznaczone do pracy w ukladach impulsowych, wyrozniajace sie bardzo szybka reakcja na zmiane warunkow polaryzacji. Stosuje sie diody germanowe ostrzowe oraz diody krzemowe ze zlaczem PN domieszkowanym zlotem. Podstawowym parametrem tych diod jest czas polaczenia. c)diody tunelowe- o cienkiej warstwie zaporowej uzyskiwanej w skutek silnego domieszkowania zlacza PN, w ktorej sa mozliwe tunelowe przejscia nosnikow pradu. Zastosowanie: -w generatorach i wzmacniaczach mikrofalowych na zakres czestotliwosci do kilkuset GHz –w ukladach przelaczajacych d)diody pojemnosciowe- o konstrukcji specjalnej opracowanej do zastosowan, w ktorych wykorzystuje sie zjawisko zmian pojemnosci warstwy zaporowej zlacza PN pod wplywem doprowadzonego z zewnatrz napiecia polaryzacji: -warikapy(elementy o zmiennej pojemnosci stosowane glownie w ukladach automatycznego przestrajania obwodow rezonansowych) –waraktory (diody o zmiennej reaktancji spelniajace funkcje elementow czynnych w ukladach parametrycznych e)diody stabilizacyjne tzw Zenera-stosowane sa w ukladach stabilizacji napiec. Pracuja w kierunku wstecznym, gdzie w zakresie napiecia przebicia U_BR duzym zmanom napiecia wejsciowego odpowiadaja male zmiany napiecia wyjsciowego. Sa to najczesciej diody krzemowe warstwowe. Glownymi parametrami sa: -napiecie stabilizacji U_z(jest ono ogarniczone zagieciem charakterystyki oraz dopuszczalnymi stratami mocy –wspolczynnik stabilizacji Dioda prostownicza(Obr)-Stosuje sie ja w ukladach prostowniczych, ktorych zadaniem jest przeksztalcenie pradu zmiennego w 1 kierunkowy prad pulsujacy. Dioda spelnia wiec role elementu prostowniczego czyli zaworu 1 kierunkowego. (do rysunku charakterystyka pradowo napieciowa) U_TO-napiecie progowe: -dioda germanowa od 0,2 do 0,3V –diody krzemowe 06-0,8V U_BR-napiecie przebicia- prad w kierunku wstecznym gwaltownie wzrasta przy prawie stalym napieciu wstecznym. Te wlasciwosc wykrzystuje sie w diodach stabilizacyjnych Zenera

Parametry diod prostowniczych: -dopuszczalny prad sredni I_FAV –dopuszczalne napiecie srednie U_FAV –maksymalne straty mocy(ze wzgledu na dopuszczalne straty mocy diody dzieli sie na: malej mocy P_totmax<1W, sredniej mocy 1W≤P_totmax≤10W, duzej mocy P_totmax≥10W) –dopuszczalna temp zlacza Tjmax (diody germanowe 80*C i diody krzemowe 150*C) –rezystancja cieplna –wspolczynnik prostowania kpr=If/Ir –przy jednakowych napieciach U_F, U_R Tranzystor bi polarny zbudowany jest z 3 warstw polprzewodnikow P-N-P lub N-P-N> stanowi on kombinacje dwoch zlacz PN. Tranzystor jest elementem wzmacniajacym sygnaly elektryczne. Tranzystor ma 3 elektrody E-emiter B-baza C-kolektor. Zasada dzialania obu tranzystorow jest taka sama, roznice wystepuja tylko w polaryzacji zewnetrznych zrodel napiecia i w kierunku przeplywu pradow. Charakterystyki tranzystorow: -wyjsciowe I_c=f(U_CE) I_c=const –wejsciowe U_BE=f(I_B) U_CE=const –pradowe –sprzezenia zwrotnego Najwazniejsza jest charakterystyka wyjsciowa z ktorej mozna wyznaczyc 4 zakresy pracy tranzystora, ktore zwiazane sa z polaryzacja zlaczy emiter baza i kolektor baza: -zakres zaktywny(tutaj tranzystor ma walsciwosci wzmacniajace) –stan nieprzewodzenia i nasycenia wykorzystuje sie przy pracy przelacznikowej tranzystora, pracuje on wowczas jako klucz elektroniczny czyli przelacznik Tranzystory unipolarne FET- Tranzystory te dziela sie na zlaczowe JFET oraz z izolowana bramka IGFET. Tranzystory unipolarne nazywane sa tez polowymi, gdyz w dzialaniu tych elementow bierze udzial tylko 1 rodzaj nosnikow ladunkow. Tranzystory unipolarne dzialaja na zasadzie zmian pradu plynacego przez plytke polprzewodnikowa typu P lub N, za pomoca poprzecznego pola elektrycznego. Teoretycznie sterowanie praca tego tranzystora moze sie odbywac bez poboru mocy. Opis rysunku: 1)Plytka polprzewodnikowa typu P tworzy kanal. Do obu koncow kanalu dolaczone sa dwie elektrody S, D. W obszar kanalu wdyfundowuje sie domieszki o przeciwnym typie przewodnictwa. Wyprowadzenia zewnterzne tych obszarow nazywa sie bramka G. Bramka jest elektroda sterujaca przeplywem pradu przez plytke polprzewodnika. 2)Plytka polprzewodnika typu P przewodzi prad, przy czym jej przewodnosc jest tym wieksza, im wiecej jest atomow domieszki zanieczyszczajacej strukture krysztalu krzemu. Przeplyw prady przez plytke mozna zmienic za pomoca pola zewnetrznego. W tym celu na powierzchnie plytki naklada sie elektrode sterujaca G zwana bramka. Jezeli do bramki doprowadzimy napiecie dodatnie wzgledem zrodla S, to zlacze PN bedzie spolaryzowane zaporowo i bramka bedzie odpychac dziury zdazajace do drenu D. Zwezenie kanalu utrudnia przeplyw dziur. Napiecie bramki UGS zwieksza rezystancje plytki polprzewodnikowej przez zwezenie kanalu przeplywu dziur. Kanal jest tym wezszy im wyzsze jest napiecie UGS.