Nastavni materijali 30. jun - 5. jul 2025., prof. Petar Lukić

[plukic]

Poštovane koleginice i kolege,

- Druge nastavne nedelje prostudirati prvi deo drugog poglavlje iz udžbenika - deo o poluprovodnicima.
U prilogu (attachments) su kratki izvodi iz prvog dela drugog poglavlja - Poluprovodnici, a slede kratki komentari.

Srž elektronskih poluprovodničkih komponenti čine poluprovodnički materijali. Njihova specifična otpornost je u opsegu koji je manji od opsega specifične otpornosti izolatora (neprovodnika), a veći od opsega specifične otpornosti provodnika (metala). Poluprovodnički materijali se koriste jer se, u odgovarajućoj realizaciji i u pod odgovarajućim uslovima, može kontrolisati protok slobodnih nosilaca naelektrisanja, odnosno vršiti elektronska obrada informacija.

U provodnicima (metalima), slobodna naelektrisanja se usmereno kreću (formiraju struju) pod dejstvom električnog polja. Kada se između krajeva provodnika dovede napon, unutar provodnika se formira električno polje. Električno polje je prostor u kome se oseća uticaj električne sile. Električne sile deluju na slobodna naelektrisanja i ova se kreću usmereno - formiraju struju. Ova struja se često naziva driftovska. Ista pojava se dešava i u poluprovodnicima. Odmah da napomenem, za razliku od provodnika, kod poluprovodnika pored driftovske, može postojati i struja izazvana drugim efektom (difuzijom slobodnih naelektrisanja, o čemu će reči biti kasnije). Kada se razmatra tzv. masivni provodnik, tj. provodnik čije dimenzije uzimamo u obzir, često se analizira gustina struje J umesto jačine (intenziteta) struje I. Npr. kod postavljanja električnih instalacija, mora se unapred znati koji uređaj će biti napajan preko određenog provodnika, odnosno koliku struju "vuče" dotični uređaj (različiti uređaji zahtevaju različite struje) i u skladu sa tim uzeti provodnik odgovarajućeg poprečnog preseka. Tada značaj ima fizička veličina gustina struje J=I/S (S je površina poprečnog preseka provodnika).

Standardni poluprovodnički materijal je silicijum (oznaka Si), ali se nekada koriste i drugi poluprovodnički materijali. Besprimesni - čist silicijum ili, u opštem slučaju, neki drugi besprimesni - čist poluprovodnik, nema nikakve primese.

Slobodni nosioci naelektrisanja u metalima, su slobodni elektroni (napustili su matične atome pod dejstvom toplote). Sobna temperatura je dovoljna da u santimetru kubnom metala bude reda veličine 10exp21 slobodnih elektrona. U besprimesnom silicijumu, u santimetru kubnom red veličine slobodnih elektrona je 10exp10 (u čistom silicijumu, broj slobodnih nosilaca je za 11 redova veličina manji nego u metalima).

Kada elektron napusti matični atom, za njim ostaje šupljina (nepopunjeno mesto gde je prethodno bio elektron). U elektronici, šupljina se tretira kao nosialc elementarne količine pozitivnog naelektrisanja. U čistom silicijumu, koncentracija slobodnih elektrona jednaka je koncentraciji šupljina.

Primesni poluprovodnici sadrže primese. Primese, koje se dodaju čistom silicijumu, mogu biti:
1) - petovalentne (donorske) - njihovim dodavanjem formira se n tip poluprovodnika - koncentracija elektrona mnogo je veća od koncentracije šupljina (za 9 - 10 redova veličina), elektroni su većinski nosioci naelektrisanja, šupljine su manjinski nosioci naelektrisanja
2) - trovalentne (akceptorske) - njihovim dodavanjem formira se p tip poluprovodnika - koncentracija šupljina mnogo je veća od koncentracije slobodnih elektrona (za 9 - 10 redova veličina), šupljine su većinski nosioci naelektrisanja, elektroni su manjinski nosioci naelektrisanja .


- Za treću nastavnu nedelju predviđeno je studiranje drugog dela drugog poglavlja iz udžbenika.
U prilogu su kratki izvodi iz drugog dela drugog poglavlja - p-n spoj.