MIKROELEKTRONIKA Nemlineáris elektromos jelenségek, eszközök

Az előadások a következő témára: "MIKROELEKTRONIKA Nemlineáris elektromos jelenségek, eszközök"— Előadás másolata:

1 MIKROELEKTRONIKA 4. 1. Nemlineáris elektromos jelenségek, eszközök
2. Félvezetők optikája, nemegyensúlyi folyamatok, fotovezetés, lumineszcencia, eszközök

2 Negatív differenciális ellenállás kialakulása (σd=dI/dV):
Lineáris eset : J= σE = eµnE, az elektron termodinamikai egyensúlyban van a ráccsal, az elektromos tér elhanyagolhatóan hat a teljes energiára I E elektromos térben az l szabadúthosszon az elektron eEl energiára tesz szert, amelyet akusztikai fononnak ad át vagy kap ütközések következtében. Viszonylagos energiavesztés: =E/kT. Még nagyobb sebesség –bekapcsolódnak az optikai fononok is, a folyamat telítődik. Az ütközés rugalmas, ha eEl / E  1, ekkor vv0, azaz a pótsebesség kisebb az egyensúlyinál. Ha összemérhető vagy nagyobb – nemlineáris effektus V V/cm I, A/cm2 1000 100 10 Ge, 300K

3 Mechanizmusok: Ütközési (Avalanche) ionizáció, (E≈ 5 V/cm – az adalékok ionizációja) E Elektrostatikus ionizáció , a potenciális gát csökkenése: Tunelezés : Háromszögű gát áthaladásának valószínűsége: U Ed rm E Ec Ev 107 V/cm 105 V/cm

4 Alagútdióda működése:

5 OVONIC switch Statikus (a) és impulzus karakterisztikák (b) bistabil OVONIC kapcsolóban Statikus (a) és impulzus karakterisztikák (b) monostabil OVONIC kapcsolóban

6

7

8 Zener dióda (stabilitron)
C. Zener – az átütés tunelezési mechanizmusa. 5,6 V letörési feszültség, egy másik diódával kompenzált diódában 6,2 V. –akár referencia! Áram, feszültség, hőmérséklet stabilizálás.

9 Metallization cell memory switch
M.Mitkova.

10 1+( Optikai elnyelés: Bouguer törvénye 1+( Félvezetők optikája
Két fontos feltétel: foton-elektron kölcsönhatásnál marad a teljes energia E1= E+h 2. foton-elektron kölcsönhatásnál marad az elektron kvaziimpulzusa p1=p+hk/2, k – hullámvektor E=p2/2m*, p=kh/2π I I0 IR x I1 1+( Tehát ha 0, k  0, dielektrikum, az anyag áttetsző, 1+( n4Eg=77

11 Lehető elektronátmenetek a félvezetőkben:
Ec Ev E Direkt megengedett átmenetek

12

13 Ifoto=e(Iopt/h)(nV/L)
Nemegyensúlyi folyamatok, fotovezetés Fotovezetés spektruma. Fotovezetés: f =e(n0+n)n +(p0+p)p p-n átmenet, napelem f stac = e  α n I / h L Hozam: G=Ifoto/Ifoton Ifoto=e(Iopt/h)(nV/L)

14

15 Fotorezisztorok kvantum hatásfoka

16 Lumineszcencia, eszközök
Hatásfok :=pr / pr+ pnr Foto- Röntgen- Elektro- Termo- Chemo- nr r E Indikátorok, Képernyők, Kimenet: LED, laser, MQWL.

17 LED és LD

18 LED

19 OLED Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium (AlQ3)