Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében Az információtechnika fizikája XII. Előadás Elektron és lyuk transzport Törzsanyag Az Európai Szociális Alap támogatásával

2006 HEFOP P / Áramvezetés félvezetőkben A vezetés mechanizmusa Az áram egy homogén félvezetőben (akár szerkezeti, akár n- vagy p-típusú legyen is) úgy jön létre, hogy az elektronok, illetőleg lyukak rendezetlen hőmozgására szuperponálódik egy a térrel egyirányú (lyukak esetén), ill. egy a térrel ellentétes (elektronok esetén) átlagos vándorlási sebesség (drift velocity). Az áramsűrűség arányos ezzel a sebességgel, a sűrűséggel, valamint az elektron töltésével: A vezetőképesség: A hányadost, tehát az egységnyi térerő hatására fellépő sebességet, mozgékonyságnak nevezzük:

2006 HEFOP P / Elektronok ‘driftje’: Lyukak ‘driftje’: Félvezető vezetőképessége: Szerkezeti (Intrinsic) n-tipusúp-tipusú Mitől változik meg az elektronok és a lyukak száma

2006 HEFOP P / Töltésáramlás félvezetőkben Diffúzió: Drift áram: A térfogategységbe be- és az abból kiáramló részecskeszám általában különböző; az ebből adódó, az időegységre vonatkoztatott részecskeszám változás: Ha a lyukak p vagy az elektronok n száma egy adott helyen eltér a p 0, n 0 egyensúlyi értéktől, akkor a részecskék egyensúlyi állapotba relaxálnak: Az elektronok és lyukak száma azért is változhat, mert valamilyen külső hatás (pl. fény) térfogat-egységenként és időegységenként g n elektront illetve g P lyukat hoz létre:

2006 HEFOP P / Transzportegyenletek A drift-áramerősség kifejezésében szerepel a térerősség, amely viszont a lyuk- és elektronelosztástól függ az alábbi módon: Einstein reláció:

2006 HEFOP P / Bipoláris felvezető eszközök A p – n réteg Az energianívók eltolódása --- A p-n átmenet egyensúlya Ha még nincs külső erőtér, akkor a Fermi-szintek kiegyenlitődnek és KONTAKT potenciál alakul ki Egyensúly úgy alakul ki, hogy a tér hatására létrejövő áramlás és a diffúziós áramlás kompenzálja egymást, tehát eredőül nullát ad.

2006 HEFOP P / Integrálva az átmeneti rész bal szélétől a jobb széléig, ahol U – nak és p – nek konstans értéke van : Hasonló összefüggést nyerhetünk az elektroneloszlásra is. Az áramlás – az átmeneti résztől eltekintve – nem változtatja meg a A töltésviszonyokat a két kristály belsejében, azaz

2006 HEFOP P / Mivel az intrinsic Fermi szint mindkét esetben a tiltott sév közepére esik, igy azok a ststikus potenciállal tolódnak el, tehát Tehát a Fermi szintek kiegyenlitődnek (egyazon szintre kerülnek)

2006 HEFOP P / Azonnal felborul a termikus egyensúly, ha a p-n rétegdiódára feszültséget kapcsolunk. „Záróirányú” feszültség„Nyitóirányú” feszültség

2006 HEFOP P /

2006 HEFOP P / I [A] U [V] [mA] Áramköri model: Nemlineáris ellenállás A p – n rétegdióda árama

2006 HEFOP P / A p – n rétegdióda kapacitása

2006 HEFOP P / Áramköri model: Nemlineáris ellenállás Nemlineáris kapacitás