Halfgeleider

Uitleg gebruik animatie Als deze groene toetsen in beeld komen gebruik je…… …….deze toetsen op je toetsenbord. Verder gebruik je alléén de linkermuistoets om ergens op te klikken. Bijvoorbeeld: VERDER of MAAK EEN KEUZE Deze animatie is ontworpen door Inno van Dijk uit Zevenaar Ga je gang VERDER

- - - - - - + + + + + + Halfgeleider Een atoom bestaat uit een kern…... - - ……in de kern zitten protonen . Deze hebben een positieve (+) lading. - Om de kern zitten elektronen. Deze hebben een negatieve (-) lading. + + - + + + + - - Normaal is het aantal protonen en elektronen aan elkaar gelijk. Je zegt dan: het atoom is neutraal dus (NIET positief én NIET negatief).

- - - - - - + + + + + + Halfgeleider Neutraal atoom: 6 elektronen = -6 6 protonen in de kern = +6 Totale lading: = 0 - - + + - + + + + - -

- - - - - + + + + + + Halfgeleider Één elektron te weinig. Er ontstaat een gat. Positief atoom (ION): 5 elektronen = -5 6 protonen in de kern = +6 Totale lading = +1 - + + - + + + + - -

- - - - - - - + + + + + + Halfgeleider Één elektron teveel. Negatief atoom (ION): 7 elektronen = -7 6 protonen in de kern = +6 Totale lading: = -1 - - - + + - + + + + - Één elektron teveel. - -

Halfgeleider Stukje materiaal met een tekort aan elektronen. Stukje materiaal met een teveel aan elektronen. Wanneer beide materialen tegen elkaar worden geperst, zullen de vrije elektronen bij het aanrakingsvlak de gaten in het positieve materiaal (groen) opvullen. Hierdoor ontstaat er een dunne laag zonder vrije elektronen of gaten. Deze laag is dan een isolatielaag en laat GÉÉN stroom door. De halfgeleider gedraagt zich als een isolator.

Halfgeleider We hebben nu dus een isolator. Sluiten we er een spanningsbron op aan dan gebeurt het volgende:

De halfgeleider gedraagt zich als een GELEIDER. + - De elektronen in het negatief geladen materiaal (rood) worden afgestoten door de min-pool van de voedingsbron en gedwongen door de isolatielaag heen te dringen. Aan de positieve zijde gebeurt hetzelfde maar nu met de gaten. Hierdoor zal de isolatielaag dunner worden en als de spanning hoog genoeg is (1 volt) zal deze geheel verdwijnen. We hebben nu te maken met een goede geleider en het lampje zal gaan branden. De halfgeleider gedraagt zich als een GELEIDER. + -

Halfgeleider - + Keren we de polariteit van de voedingsbron om, dan gebeurt het volgende: - +

De halfgeleider gedraagt zich als een ISOLATOR. - + De elektronen in het negatief geladen materiaal (rood) worden aangetrokken door de plus-pool van de voedingsbron en verdwijnen in het midden waardoor de isolatielaag groeit. Bij het positieve materiaal gebeurt hetzelfde maar nu met de gaten. Hierdoor zal de isolatielaag dikker worden en hebben we te maken met een goede isolator en het lampje zal nu niet gaan branden. De halfgeleider gedraagt zich als een ISOLATOR. - +

+ - Halfgeleider DOORLAATRICHTING K K N N A A P P We hebben nu een component die afhankelijk van de plus en min de stroom wel of niet doorlaat. Een halfgeleider. Deze halfgeleiders worden onder andere gebruikt bij dioden. + - Anode kathode Een diode (zie symbool hiernaast) heeft twee aansluitingen; ANODE en KATHODE. De driehoek in het symbool geeft de richting van de elektrische stroom aan dus van anode naar kathode. DOORLAATRICHTING Symbool diode Als de athode egatief is en de node ositief dan laat de diode een stroom door. De diode staat dan in de doorlaatrichtig. Je kunt dit onthouden met het woord: KNAP. K K N N A A P P

- + Halfgeleider SPERRICHTING Andersom: is de anode negatief en de kathode positief dan laat de diode geen stroom door en staat de diode in de sperrichting. - + Anode kathode Door deze bijzondere eigenschappen kun je met een diode een wisselstroom één kant op sturen waardoor het een gelijkstroom wordt. SPERRICHTING Symbool diode

Halfgeleider + - - + Gedurende de eerste helft van de periode zal het lampje langzaam aan en uit gaan omdat de spanning eerst toe en dan weer af neemt. In werkelijkheid kun je dat niet zien omdat het zo snel gaat. Gedurende de tweede helft van de periode staat de diode in sperrichting en zal geen stroom doorlaten. Het lampje blijft uit. Alléén de spanning van de eerste helft van de periode komt over het lampje te staan. De rest komt over de diode te staan.

Halfgeleider - + Bij deze schakeling maak je gebruik van de helft van de wisselspanning. De ontstane gelijkspanning noem je enkelzijdig gelijkgerichte spanning. Deze is maar 0,45 x U~.

Halfgeleider Een beter resultaat krijg je met een zogenaamde brugschakeling ofwel bruggelijkrichter. Hierbij worden beide halve perioden benut en wordt de gelijkspanning 0,9 x U~. + - ~ brugschakeling

Halfgeleider Gedurende de eerste helft van de periode gaat de stroom door de “groene dioden” en “groene leidingen”. Dit spanningsdeel komt over de lamp te staan.

Halfgeleider Gedurende de tweede helft van de periode gaat de stroom door de “rode dioden” en “rode leidingen”. Dit spanningsdeel komt ook over de lamp te staan maar heeft wel dezelfde richting

Halfgeleider Het totale spanningsbeeld wordt dus een dubbel gelijkgerichte spanning.

Halfgeleider Je weet nu dat: Een halfgeleider bestaat uit twee verschillende materialen Het ene materiaal teveel elektronen heeft Het andere materialen te weinig elektronen heeft Een diode is opgebouwd uit deze twee materialen Een diode in één richting de stroom spert Een diode in de andere richting een stroom doorlaat Je met een diodeschakeling een wisselspanning kan omzetten in een gelijkspanning Maak een keuze en klik met de linkermuisknop op één van de mogelijkheden: Alles opnieuw Stoppen

Einde van deze animatie. Halfgeleider Einde van deze animatie. Ga nu weer verder met je boek. Deze animatie is gemaakt door I J TH M van Dijk Druk met de linkermuistoets op de gele balk