Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1.1. Töltéshordozók a félvezetőben 1.2. Áramok a félvezetőben 1.3. Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek 1.1. Töltéshordozók a félvezetőben.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1.1. Töltéshordozók a félvezetőben 1.2. Áramok a félvezetőben 1.3. Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek 1.1. Töltéshordozók a félvezetőben."— Előadás másolata:

1 1.1. Töltéshordozók a félvezetőben 1.2. Áramok a félvezetőben 1.3. Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek 1.1. Töltéshordozók a félvezetőben 1.2. Áramok a félvezetőben 1.3. Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek I. FÉLVEZETŐ-FIZIKAI ÖSSZEFOGLALÓ I. FÉLVEZETŐ-FIZIKAI ÖSSZEFOGLALÓ

2 Energiasávok a kristályos anyagban Az egyedülálló atom energiaszintjei a kristályban sávokká szélesednek

3 Vegyértéksáv, vezetési sáv Áramvezetési szempontból fontos: a legfelső, (majdnem) teli sáv a legfelső, (majdnem) teli sáv a fölötte levő, (majdnem) üres sáv a fölötte levő, (majdnem) üres sáv Áramvezetési szempontból fontos: a legfelső, (majdnem) teli sáv a legfelső, (majdnem) teli sáv a fölötte levő, (majdnem) üres sáv a fölötte levő, (majdnem) üres sáv v = valencia band c = conduction band v = valencia band c = conduction band

4 Elektronok és lyukak Generáció: a termikus átlagenergia felhasználásával Elektronok a vezetési sáv alján Lyukak a vegyértéksáv tetején Mindkettő szolgálja az áram-vezetést! Generáció: a termikus átlagenergia felhasználásával Elektronok a vezetési sáv alján Lyukak a vegyértéksáv tetején Mindkettő szolgálja az áram-vezetést! Elektron: negatív töltés, pozitív tömeg Lyuk: pozitív töltés, pozitív tömeg Elektron: negatív töltés, pozitív tömeg Lyuk: pozitív töltés, pozitív tömeg

5 Vezetők és szigetelők W g = 1,12 eV szilíciumra, 4,3 eV SiO 2 -ra 1 eV = 0,16 aJ = 0, J

6 A félvezetők sávszerkezete Direkt és indirekt sávszerkezet Jelentőség: optoelektromos eszközök Direkt és indirekt sávszerkezet Jelentőség: optoelektromos eszközök

7 A szilícium kristályszerkezete Minden atomnak 4 közeli szomszédja van Rácsállandó: a=0,543 nm Minden atomnak 4 közeli szomszédja van Rácsállandó: a=0,543 nm Egyszerűsített síkbeli kép A térbeli elrendezés “Gyémántrács ” Si N = 14 4 vegyérték

8 5 vegyértékű adalék: DONOR (As, P, Sb) Elektron: többségi hordozó Lyuk: kisebbségi hordozó Elektron: többségi hordozó Lyuk: kisebbségi hordozó n típusú félvezető

9 3 vegyértékű adalék: AKCEPTOR (B, Ga, In) Lyuk: többségi hordozó Elektron: kisebbségi hordozó Lyuk: többségi hordozó Elektron: kisebbségi hordozó p típusú félvezető

10 A töltéshordozó sűrűségek számítása

11 Az integrálokat kiértékelve Ha nincs adalék: n = p = n i “intrinsic” anyag = W i !!

12 A töltéshordozó sűrűségek számítása Csak a hőmérséklettől függ, adalékolástól nem! A “tömeghatás törvénye” Szilíciumra, 300 K hőmérsékleten n i = /cm 3 (10 elektron egy 0.01 mm élhosszúságú kockában)

13 A töltéshordozó sűrűségek számítása PÉLDA Si, T = 300 K, a donor adalék sűrűsége N d = /cm 3 1. Mennyi az elektron- és a lyuksűrűség értéke? n = N d = /cm 3 p = n i 2 / n = /10 17 = 10 3 /cm 3 2. Mekkora az adalék atomok relatív sűrűsége? Egy cm 3 szilíciumban 5  atom van, tehát / 5  = 2  10 -6, vagyis a Si tisztasága 0,999998

14 SEGÉDANYAGOK ! elektronikus publikációk... magyar nyelvű… Elektronika/villamos szak Username: VILLEL Password: ELNIKA elektronikus publikációk... magyar nyelvű… Elektronika/villamos szak Username: VILLEL Password: ELNIKA

15 A töltéshordozó sűrűségek számítása Csak egy alkalmas átrendezés... kT = 1,38  VAs/K  300 K =4,14  J = 0,026 eV = 26 meV

16 A töltéshordozó sűrűség függése a hőmérséklettől ni2 =ni2 = PÉLDA Szilíciumnál milyen mértékű ez a függés?

17 A töltéshordozó sűrűség függése a hőmérséklettől PÉLDA Hogyan változik n és p, ha T 25 fokkal nő? Si, T = 300 K, a donor adalék sűrűsége N d = /cm 3 n = N d = /cm 3 p = n i 2 / n = /10 17 = 10 3 /cm 3 n = N d = /cm 3 - változatlan! n i 2 =  1,15 25 = 33  p = n i 2 / n = 33  /10 17 = 3,3  10 4 /cm 3 Csak a kisebbségi hordozók sűrűsége nőtt!  T=16,5 o C  10 

18 1.2. Áramok a félvezetőben Kétféle áramról beszélünk: Sodródási áram Sodródási áram (el. térerősség hatására) Diffúziós áram Diffúziós áram (sűrűség különbség hat.) Amiről nem beszélünk: hőmérséklet különbség is indíthat áramot a mágneses erőtérnek is van befolyása töltésáramlás mellett energiaáramlás is van Kombinált transzportjelenségek

19 Sodródási áram (drift áram) Nincs térerősségVan térerősség Az elektronok hőmozgása  = mozgékonyság m 2 /Vs  = mozgékonyság m 2 /Vs

20 Sodródási áram (drift áram)  töltéssürüség v (átlag)sebesség Differenciális Ohm törvény A félvezetőanyag fajlagos vezetőképessége Fajlagos ellenállás

21 A mozgékonyságról  n = 1500 cm 2 /Vs  p = 350 cm 2 /Vs Si

22 A mozgékonyságról 300 K Növekvő adalékolásssal csökken Szobahőmérsékleten növekvő hőmérséklettel csökken Növekvő adalékolásssal csökken Szobahőmérsékleten növekvő hőmérséklettel csökken Si, lyukak  ~ T -3/2

23 A diffúziós áram Ok: a sűrűség különbség és a hőmozgás Arányos a sűrűség gradienssel D = diffúziós állandó m 2 /s

24 A teljes áramsűrűség Einstein összefüggés

25 Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek Élettartam: az az átlagos idő, amit egy elektron a vezetési sávban tölt Generációs ráta: g 1/m 3 s Rekombinációs ráta: r 1/m 3 s  n,  p 1 ns … 1  s

26 Folytonossági egyenlet

27 Diffúziós egyenlet

28 Példa a diffúziós egyenlet megoldására p


Letölteni ppt "1.1. Töltéshordozók a félvezetőben 1.2. Áramok a félvezetőben 1.3. Generáció, rekombináció, folytonossági egyenletek 1.1. Töltéshordozók a félvezetőben."

Hasonló előadás


Google Hirdetések