struka(e): elektrotehnika

poluvodički elektronički elementi, elektronički elementi izrađeni od poluvodiča. Temelj su suvremene elektronike jer omogućuju kontrolu, pojačavanje, generiranje i ispravljanje električnih signala. Nalaze se u gotovo svim elektroničkim uređajima: računalima, pametnim telefonima, LED rasvjeti, električnim automobilima i industrijskim upravljačkim sustavima.

Glavni razvoj poluvodičkih elektroničkih elemenata započeo je 1947. izumom bipolarnoga tranzistora. Zahvaljujući svojim svojstvima (pouzdan rad, malene izmjere, malena potrošnja energije, niska cijena) poluvodički su elementi vrlo brzo u elektronici zamijenili elektronske cijevi.

Poluvodički otpornik najjednostavniji je poluvodički element. Njegova se primjena temelji na električnim svojstvima poluvodiča, pa se npr. električni otpor termistora mijenja s temperaturom, a električni otpor fotootpornika s energijom upadnoga optičkoga zračenja.

Poluvodička dioda element je s jednim pn-spojem (spojem n-tipa i p-tipa poluvodiča), pn-dioda, koja se najčešće primjenjuje zbog svojega ispravljačkoga svojstva, tj. dobroga vođenja električne struje u jednom, a lošeg u drugome smjeru. Elektrode su anoda na p-tipu i katoda na n-tipu poluvodiča. Svojstvo naponski promjenljivoga električnoga kapaciteta pn-spoja primjenjuje se u varaktoru. Korištenjem svojstva fotogeneracije nositelja naboja u pn-spoju djeluje fotodioda, koja je detektor svjetlosti. Na pretvorbi energije optičkoga zračenja u električnu energiju zasniva se i izradba sunčanih baterija. Oslobađanje energije optičkoga zračenja pri vraćanju elektrona iz vodljivog u valentni pojas u pn-spoju primjenjuje se kod svjetleće diode. Uz posebne zahtjeve na istim se načelima temelji poluvodički laser. Za izvedbu Schottkyjeve diode koristi se ispravljački spoj metal-poluvodič. Svojstva te diode slična su svojstvima pn-diode, a osnovna joj je prednost veća radna brzina u sklopnom režimu.

Bipolarni tranzistor ima dva pn-spoja i može se izraditi kao npn-struktura i pnp-struktura. Na istovrsnim se tipovima poluvodiča priključuju elektrode emiter i kolektor, a treća je elektroda baza. Tranzistor se naziva bipolarnim, jer je za njegov rad bitno kretanje obaju tipova nositelja naboja. U analognoj elektronici primjenjuje se kao pojačalo, a u digitalnoj kao sklopka upravljana ulaznim signalom. Pritom se kao ulazna elektroda najčešće koristi baza.

Poluvodički elementi izrađuju se s tri pn-spoja. Te četveroslojne pnpn-strukture nazivaju se najčešće zajedničkim imenom – tiristori. Ovisno o broju elektroda izrađuju se diodni tiristori (s dvije elektrode) i triodni tiristori (s tri elektrode), a rabe se u energetskoj elektronici kao sklopni elementi za upravljanje velikim naponima i strujama.

Unipolarni tranzistor, tranzistor s efektom polja (engl. Field Effect Transistor – FET) za rad koristi kretanje samo jedne vrste nositelja električnoga naboja. Rad FET-ova temelji se na promjeni poluvodičkog električnog otpora primjenom električnoga napona, odnosno električnoga polja. Električni otpornik se naziva kanal. Ovisno o vrsti poluvodiča u kanalu razlikuju se n-kanalni i p-kanalni FET-ovi. Najčešće imaju tri elektrode. Na krajevima kanala to su uvod (engl. Source – S) i odvod (engl. Drain – D), a električni otpor kanala mijenja se primjenom električnoga napona na upravljačkoj elektrodi (engl. Gate – G). Postoji više tipova FET-ova: spojni FET-ovi (engl. Junction FET – JFET) temelje se na pn-spoju, MESFET-ovi (engl. Metal Semiconductor FET) na ispravljačkom spoju metal-poluvodič, a MOSFET-ovi (engl. Metal Oxide Semiconductor – MOS) na strukturi metal-oksid-poluvodič.

Uz diskretne elemente, u elektronici se kao poluvodičke komponente najčešće primjenjuju integrirani sklopovi.

Citiranje:

poluvodički elektronički elementi. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2013. – 2025. Pristupljeno 15.6.2025. <https://www.enciklopedija.hr/clanak/poluvodicki-elektronicki-elementi>.