A félvezető dióda Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra! BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2000 február
A dióda az adatlapon Dióda, pn átmnet
A dióda fontosabb tulajdonságai A karakterisztika fogalma Egyenirányít! A karakterisztika fogalma I = f(U) stacionárius Záró tartomány (reverse) I ~ 10-12 A/mm2 (Si, T=300 K) Nyitó tartomány (forward) I ~ exp(U/UT)
A dióda fontosabb tulajdonságai Szimbólum, mérőirány
A dióda fontosabb tulajdonságai Dinamikus tulajdonságok: kapacitás, véges működési sebesség Másodlagos jelenségek például: “letörés”
A (planáris) dióda kivitele “pn junction” Kiindulás: Si egykristály “szelet” Oxidálás, ablaknyitás, n diffúzió, fémezés Darabolás, felforrasztás, tokozás
A dióda kivitele az adalékprofil fogalma Adaléksűrűség a mélység függvényében A “kompenzált” félvezető Donor-akceptor: netto adalékolás
Vizsgálati módszerünk 1. Egydimenziós vizsgálat, “kihasított hasáb” 2. Homogén adalékolás, “abrupt” profil 3. Egyik oldal erősebben adalékolt (legyen ez az n oldal) Nd >> Na
1. Elektrosztatikus viszonyok Mindkét oldal többségi hordozói áramolnak a túloldal felé, amíg a Fermi-szint ki nem egyenlítődik.
Elektrosztatikus viszonyok Mi tartja fenn ezt a (kontakt) potenciállépcsőt?
Elektrosztatikus viszonyok Kiürített rétegek (tértöltés rétegek): töltés kettősréteg
Érintkezési potenciál, diffúziós potenciál Kirchoff
A diffúziós potenciál számítása nn, pn pp, np
A diffúziós potenciál számítása „beépített” „built-in”
A diffúziós potenciál számítása PÉLDA Egy abrupt Si dióda adalék adatai: Nd=1018/cm3, Na=1016/cm3. Határozzuk meg a diffúziós potenciál értékét szobahőmérsékleten. Nyilván UD < Ug, , általában 70-80 %-a.
Számítások a kiürített rétegre vonatkozóan A gyengébben adalékolt oldalon szélesebb a kiürített réteg. Kifelé semleges
Számítások a kiürített rétegre vonatkozóan Háromszög területe
Számítások a kiürített rétegre vonatkozóan
Számítások a kiürített rétegre vonatkozóan PÉLDA Egy abrupt Si dióda adalék adatai: Nd=1018/cm3, Na=1016/cm3. Határozzuk meg a kiürített rétegek szélességét! (r=11,8, U=0V) És ha U= -100V ?