3.1. Fyzikální základy funkce PN přechodu - diodová rovnice
|
|
|
| Periodické potenciály a energetické pásy v pevné látce | Příměsové polovodiče |
| Elektronová a děrová vodivost pevných látek | PN přechod |
Před námi stojí úkol vysvětlit si na základě minimálních znalostí problém vedení elektrického proudu v látkách obecně a v polovodičích podrobněji. Tento úkol řeší různí autoři různým způsobem, např. (a) odkazem na literaturu, to je pro autora výkladu nejjednodušší, avšak je-li literatura v dostatečné míře nesrozumitelná, může to čtenáře natrvalo odradit od dalšího studia problematiky, (b) vysvětlováním pohybu elektronů a děr v polovodiči pomocí ”kuliček” a ”bublin” a obdobnými dalšími výklady typu kuchařské knihy. Takový výklad pokládám za daleko horší než odkaz na literaturu, neboť zatímco ten čtenáře v principu nemusí zcela odradit od zájmu studovat alespoň aplikace elektronických součástek, výklad (b) způsobí chybné představy o probíhajících dějích, kterých se žák velmi těžko zbavuje. Je možný i přístup (c), kdy se vychází z nebe spadlých nelineárních charakteristik příslušných polovodičových prvků a výklad proč jsou takové jaké jsou se ignoruje.
Já vycházím z toho, že je potřeba vědět alespoň principiálně o jaké fyzikální děje se při vedení proudu v pevných látkách jedná a pokusím se proto o výklad typu ”Kvalifikační příručka pro dělníky a mistry”. Bude vycházet z fyzikálního popisu chování elektronů v látkách pomocí kvantové mechaniky tak, jak ho již znáte z přednášek kvantové mechaniky a statistiky. Pokud jste si zvolili navštěvovat moji přednášku v nižších ročnících a tyto přednášky jste ještě neměli, můžete si výklad stejně přečíst a případně po absolvování uvedených přednášek se k němu vrátit; velice by mne potěšilo, kdyby se vám podařilo výklad pochopit i bez absolvování těchto přednášek; to bylo totiž mým záměrem. Já osobně považuji přínos kvantové mechaniky pro výklad jevů spojených s vedením proudu v pevných látkách za jeden z nejdůležitějších příspěvků, kterými kvantová mechanika ovlivnila naše chápání okolního světa.
