elektryczne ciał stałych
|
|
- Aneta Żukowska
- 5 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Wykład 24: Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok
2 2 Własności elektryczne ciał stałych Komputery, kalkulatory, telefony komórkowe są elektronicznymi urządzeniami półprzewodnikowymi wykorzystującymi wiedzę na temat ciał stałych. Ciała stałe klasyfikuje się pod względem własności elektrycznych na podstawie następujących wielkości fizycznych: 1. rezystywność (opór właściwy) ρ (ohm m) w temperaturze pokojowej 2. temperaturowy współczynnik rezystancji TWR lub α (K -1 ) 1 d = dt 3. koncentracja nośników ładunku n (m -3 ) zdefiniowana jako liczba nośników w jednostce objętości
3 Fizyka II, lato Na podstawie pomiarów jedynie przewodnictwa elektrycznego w temperaturze pokojowej stwierdzamy, że istnieją materiały, które praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego są to izolatory Aby podzielić pozostałe materiały (te, które nie są izolatorami) należy posłużyć się wynikami pomiarów ρ, α i n: metale i półprzewodniki Izolator ma bardzo dużą rezystywność. Dla przykładu, diament ma rezystywność razy większą od miedzi. ρ(półprzewodników)>> ρ(metali) (półprzewodników) jest duże i ujemne (rezystancja półprzewodnika maleje z temperaturą, a dla metalu rośnie) n (półprzewodników)<< n (metali)
4 Fizyka II, lato Półprzewodniki w układzie okresowym Grupa Okres II III IV V VI VII II Be B 1.1 C 5.2 N O III Al. Si 1.1 P 1.5 S 2.5 Cl IV Ca Ge 0.7 As 1.2 Se 1.7 Br V In Sn 0.08 Sb 0.12 Te 0.36 J 1.25 VI Pb Bi Po At Obok symbolu pierwiastka podano wartość przerwy energetycznej w [ev] dielektryki metale
5 Własności elektryczne ciał stałych Cu typowy metal, Si typowy półprzewodnik Własność Jednostka Cu Si Rodzaj przewodnika Rezystywność ρ metal półprzewod nik ohm m TWR, α K Koncentracja nośników ładunku, n m Fizyka II, lato
6 Fizyka II, lato Struktura pasmowa Izolowany atom ma dobrze zdefiniowane poziomy elektronowe. Podczas tworzenia ciała stałego, odległość między atomami maleje, poziomy rozszczepiają się (dla N atomów każdy poziom rozszczepia się na N podpoziomów)
7 Indywidualne poziomy energetyczne ciała stałego tworzą pasma energetyczne, sąsiednie pasma są rozdzielone przerwą energetyczną (zakres energii, której nie może posiadać elektron) Typowe wartości przerwy energetycznej sięgają kilku ev. Ze względu na to, że liczba atomów N jest rzędu 10 24, pojedyncze poziomy energetyczne w paśmie leżą bardzo blisko siebie. stała sieci (Å) E g (ev) Przechodząc w danej grupie z góry na dół spotykamy atomy, które mają wypełnione powłoki o większej wartości głównej liczby kwantowej n. Jednocześnie ze wzrostem n występuje większe oddziaływanie sąsiednich atomów, co w efekcie daje szerokie pasmo powstałe z rozszczepienia takiego poziomu. Odpowiada to mniejszej przerwie energetycznej Fizyka II, lato
8 Fizyka II, lato W przypadku metali pasmo przewodnictwa zapełnione jest tylko częściowo. Poniżej wszystkie pasma są zajęte, powyżej - wszystkie puste. Np. sód pasmo 3s jest zapełnione tylko do połowy (rys.a). Pasmo zapełnione częściowo może także powstać w wyniku nałożenia się pasm całkowicie zapełnionych z pasmami pustymi lub częściowo obsadzonymi: np. atomy drugiej grupy układu okresowego, magnez pasma 3s i 3p nakładają się tak, że część elektronów przechodzi z pasma 3s do 3p i oba pasma są zapełnione tylko częściowo a) b) metale c) półprzewodnik d) izolator
9 Wewnątrz częściowo zapełnionego pasma elektrony mogą łatwo przechodzić do nowych, niezapełnionych stanów. Elektrony mogą być zatem pobudzone zewnętrznym polem elektrycznym. Z tego powodu takie kryształy są dobrymi przewodnikami prądu. Półprzewodnikami nazywamy takie ciała stałe w których w temperaturze 0 K pasmo walencyjne (i pasma niższe) są całkowicie zapełnione, a pasmo przewodnictwa całkowicie puste; przy czym przerwa energetyczna E g między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa jest niewielka rzędu 1-3 ev Jeżeli przerwa energetyczna jest duża (powyżej 3 ev) wzbudzenia elektronów praktycznie nie występują i ciało jest izolatorem. Jedynie w bardzo silnym polu elektrycznym ( 10 8 V/m) może nastąpić przebicie izolatora i przeskok elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa
10 Fizyka II, lato Izolator Półprzewodnik Metal Eg=0 CB puste puste E F Eg Eg E F VB obsadzone obsadzone Izolator: (w temp.pokojowej) E g > 4 ev (SiO 2 : E 9 = 9.1 ev, Si 3 N 4 : E g 5eV) Półprzewodnik: (w temp. pokojowej): Si: E g =1.12 ev Ge: E 9 =0.66 ev GaAs:E g =1.42 ev obsadzone Metal: najwyższy obsadzony poziom znajduje się w środku pasma dozwolonego
11 Dziury W temperaturze 0K pasmo walencyjne jest całkowicie obsadzone przez elektrony, a pasmo przewodnictwa puste. W wyższych temperaturach elektrony obsadzają poziomy znajdujące się w pobliżu dna tego pasma. Z tego powodu w paśmie przewodnictwa interesuje nas wyłącznie jego dolny odcinek. E c energia dna pasma przewodnictwa m * = const Fragment wykresu zależności E(k) ograniczony do pierwszej strefy Brillouina
12 Wzbudzenie elektronu do pasma przewodnictwa bez zmiany jego wektora falowego przejście proste. W paśmie walencyjnym wszystkie stany są zapełnione poza jednym, obsadzonym przez quasi-cząstkę zwaną dziurą. ( k) = m Im większa jest energia nieobsadzonego stanu przez elektron w paśmie walencyjnym, tym jest mniejsza energia dziury. Energia dziury jest tym większa, im niżej na rysunku znajduje się obsadzony przez nią stan kwantowy. Wzbudzenie elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa - generacja pary elektron-dziura. Dziury w paśmie walencyjnym traktuje się analogicznie jak elektrony w paśmie przewodnictwa. ( k) m * h * e
13 Fizyka II, lato Półprzewodniki samoistne Niedomieszkowane (samoistne) półprzewodniki: Występuje przerwa energetyczna E g w pobliżu energii Fermiego przewodnictwo elektryczne występuje tylko wtedy, gdy elektrony są wzbudzone z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa (np., termicznie, optycznie) conduction band valence band E g Przykładowa struktura energetyczna półprzewodnika; zależność E(k)
14 Niedomieszkowane (samoistne) półprzewodniki: Występuje taka sama koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa i dziur w paśmie walencyjnym E g n e Si: Eg =1.12 ev n e = cm -3 Ge: Eg =0.66 ev n e = cm -3 W idealnym półprzewodniku (doskonała struktura krystalograficzna) koncentracja nośników: n i = N C e E c E kt F gdzie N C efektywna gęstość stanów N c T 3/2 W temperaturze pokojowej koncentracja nośników jest bardzo mała w porównaniu z koncentracją atomów. Np., w krzemie w T = 300 K na jeden swobodny nośnik przypada atomów. W metalach koncentracje swobodnych elektronów i koncentracje atomów są porównywalne. 14 Fizyka II, lato
15 W temperaturze 0 K poziom Fermiego przypada dokładnie w środku przerwy energetycznej i nie zmienia się ze zmianą temperatury Podstawowe parametry niektórych półprzewodników w T = 300 K 15
16 Mechanizm przewodnictwa w półprzewodnikach samoistnych Całkowity płynący prąd to suma prądu elektronowego i dziurowego Jeżeli koncentracja jest za mała należy domieszkować materiał półprzewodnikowy 16 Fizyka II, lato
17 Domieszkowanie Jeżeli pięciowartościowy atom As zastąpi w sieci atom Ge, to cztery z pięciu elektronów walencyjnych biorą udział w wiązaniu. Pozostały piąty elektron nie uczestniczy w wiązaniu i jest związany z dodatnim polem domieszki siłami kulombowskimi. Siły te są jednak bardzo osłabione - ε dla Ge i E j jest 256 razy mniejsza niż E j atomu swobodnego. T>0 łatwa jonizacja domieszki z poziomu donorowego 17 Fizyka II, lato
18 domieszka donorowa - jeżeli wartościowość atomu domieszki jest większa niż atomu macierzystego. Otrzymujemy półprzewodnik typu n Kiedy w sieci krzemu znajduje się atom trójwartościowy, np. bor jedno z wiązań pozostaje niewysycone, gdyż atom taki ma o jeden elektron mniej niż atom krzemu. Wiązanie to może być uzupełnione dowolnym elektronem z innego atomu krzemu. Przejście takie wymaga bardzo małej ilości energii. Jest to domieszka akceptorowa Elektron, który wysyca wiązanie w atomie domieszki, zostawia jednocześnie dziurę w tym węźle. Miejsce to może zająć nowy elektron. W rezultacie takich procesów, dziura będzie przesuwać się w kierunku przeciwnym względem ruchu elektronu. 18
19 W ujęciu struktury pasmowej oznacza to przy domieszkowaniu akceptorowym pojawienie się dziury w paśmie walencyjnym. Jednocześnie elektrony związane z atomami domieszki tracą możliwość przemieszczania się. Nośnikami prądu są więc dziury Typowe wartości koncentracji domieszek wynoszą m 3. 19
20 Przykłady domieszkowania Przykład 1: zastępuje się Ga przez Si w GaAs Si ma o jeden elektron walencyjny więcej wprowadza dodatkowy elektron: donor Si 4+ słabo wiąże elektron : powstaje płytki poziom donorowy E F CB VB 20 Fizyka II, lato
21 Przykład 2: zastępuje się Ga przez Zn w GaAs Zn ma o jeden elektron walencyjny mniej wprowadza dodatkową dziurę: akceptor Zn 2+ słabo wiąże dziurę: powstaje płytki poziom akceptorowy CB E F VB Zalety domieszkowania energia wzbudzenia zmniejsza się przewodnictwo występuje w niższej temperaturze 21 Fizyka II, lato
22 Domieszkowanie i inne defekty poziomy domieszkowe mogą występować głęboko w paśmie wzbronionym: głębokie poziomy, np. Te in GaAs zarówno płytkie jak i głębokie poziomy mogą być związane z macierzystymi defektami: wakansjami, atomami międzywęzłowymi jeżeli występują zarówno donory jak i akceptory to koncentracja nośników zmniejsza się, występuje kompensacja 22 Fizyka II, lato
23 gęstość stanów Zanieczyszczenia Silne domieszkowanie: stany domieszkowe nakładają sie tworzy się pasmo domieszkowe CB VB 0 VB E F CB E Pasmo domieszkowe może przekrywać się z pasmem walencyjnym VB lub pasmem przewodnictwa CB 23 Fizyka II, lato
24 Przewodnictwo elektryczne σ σ = neμ n domieszki zamrożone N D samoistne Niskie T n = p = n Wysokie T i = 1 2 ) ( N N e C V Eg (- 2kT ) T 24 Fizyka II, lato
25 Ruchliwość i rozpraszanie Ruchliwość = prędkość dryfu v d podzielona przez wartość zewnętrznego pola elektrycznego E: E=0 =v d /E (m 2 /Vs) E0 Chaotyczny ruch nośników ładunku Zderzenia z jonami dryf nośników ładunku w kierunku pola elektrycznego z prędkością unoszenia ustaloną wskutek zderzeń z fononami i domieszkami, 25 Fizyka II, lato
26 = e m L V gdzie L V - średnia droga swobodna - średnia prędkość nośników Wartość średniej drogi swobodnej uwarunkowana jest mechanizmami rozpraszania. W półprzewodnikach o szerszej przerwie energetycznej dominują dwa mechanizmy rozpraszania: rozpraszanie na fononach: odgrywa decydującą rolę w temperaturach powyżej K, kiedy koncentracja fononów jest duża, rozpraszanie na zjonizowanych domieszkach: dominuje w temperaturach niskich. rozpraszanie na obojętnych zanieczyszczeniach rozpraszanie na dyslokacjach i innych defektach strukturalnych 26
27 Ruchliwość i rozpraszanie f ~ T -, f - średni czas pomiędzy zderzeniami (rozpraszanie na fononach) maleje ze wzrostem temperatury T Ze wzrostem koncentracji domieszek ruchliwość nośników maleje, a maksimum ruchliwości przesuwa się w kierunku wyższych temperatur. 27 Fizyka II, lato
28 Rozpraszanie na zjonizowanych domieszkach Wynika z oddziaływania elektrostatycznego pomiędzy nośnikami ładunku i zjonizowanymi domieszkami maleje, stąd średni czas rośnie z temperaturą τ d 3 2 ~ T 28 Fizyka II, lato
29 Przewodnictwo elektryczne w półprzewodnikach - podsumowanie Półprzewodniki samoistne: = Ruchliwość nośników, z wyjątkiem temperatur bardzo niskich (<100K), jest w przybliżeniu proporcjonalna do T 3/2. Konduktywność półprzewodników bardzo szybko zmienia się z temperaturą, przy czym zmiany te są uwarunkowane zmianami koncentracji nośników. Jest to dość istotna różnica pomiędzy półprzewodnikami a metalami. W metalach koncentracja nośników jest stała, a temperaturowa zależność σ jest spowodowana tylko temperaturową zależnością ruchliwości nośników e 2 E g kt
30 Półprzewodniki domieszkowe: Również w półprzewodnikach domieszkowych zależność konduktywności od temperatury jest uwarunkowana głównie zależnością koncentracji nośników od temperatury. Niskie temperatury = 0 e 2 W tym zakresie dominuje rozpraszanie na domieszkach. Konduktywność bardzo szybko wzrasta z temperaturą na skutek termicznej jonizacji domieszek i jest uwarunkowana tylko nośnikami większościowymi. E j kt 30
31 Temperatury umiarkowane Koncentracja nośników większościowych pozostaje praktycznie stała i równa koncentracji domieszki. Jednocześnie w tym obszarze temperatur o ruchliwości decyduje już właściwie rozproszenie na fononach. Oznacza to, że konduktywność maleje ze wzrostem temperatury, choć zmiany te są stosunkowo niewielkie. Temperatury wysokie Następuje jonizacja termiczna atomów materiału podstawowego, koncentracja nośników jest praktycznie taka jak w materiale samoistnym. Im większa jest koncentracja domieszek, tym ich całkowita jonizacja następuje w wyższej temperaturze, jednocześnie w wyższej temperaturze następuje przejście w obszar samoistny. 31
32 Złącze n-p Złącze p-n to pojedynczy kryształ półprzewodnika, w którym jeden obszar domieszkowany jest tak, aby powstał półprzewodnik typu n, a drugi, sąsiadujący z nim obszar domieszkowany jest tak, by powstał półprzewodnik typu p. W obszarze złącza następuje dyfuzja elektronów z n do p, a w drugim kierunku dziur i następuje ich rekombinacja. Powstaje warstwa zaporowa z barierą potencjału. 32 Fizyka II, lato
33 Dyfuzja nośników większościowych (elektronów w obszarze n, dziur w p) stanowi prąd dyfuzji (odpowiednio I dn i I dp ) który zależy od wartości i znaku zewnętrznego potencjału U. Nośniki mniejszościowe (dziury w obszarze n, elektrony w p) tworzą prąd unoszenia, I un I u i I up który jest niezależny od zewnętrznego I d potencjału U. I Zewnętrzne pole przyłożone zgodnie z polem złącza prawdopodobieństwo pokonania większej bariery potencjału przez nośniki większościowe jest mniejsze, czyli składowe dyfuzyjne prądów elektronowego i dziurowego maleją. Płynie tyko niewielki prąd unoszenia niezależny od napięcia. Jest to polaryzacja zaporowa złącza. 33
34 Zewnętrzny potencjał wpływa na wysokość bariery potencjału na złączu i szerokość obszaru zubożonego. Polaryzacja w kierunku przewodzenia Wysokość bariery potencjału obniża się, zwęża się obszar zubożony w nośniki. Prąd dyfuzji nośników większościowych gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia. Prąd nośników mniejszościowych nie ulega zmianie. I I u I d Całkowity prąd płynący przez złącze jest równy: I = I d I u = I u e eu kt 1 34 Fizyka II, lato
35 Charakterystyka prąd-napięcie złącza p-n: spolaryzowane w kierunku przewodzenia przewodzi prąd elektryczny i praktycznie nie przewodzi prądu gdy jest spolaryzowane w kierunku zaporowym. Otrzymana zależność prądu od napięcia, zwana równaniem idealnej diody półprzewodnikowej opisuje przepływ prądu wywołany tylko dyfuzją i unoszeniem w złączu idealnym, to jest takim, w którym pominięto procesy generacji i rekombinacji w warstwie zubożonej oraz spadek napięcia poza warstwą zaporową. 35 Fizyka II, lato
36 Zastosowanie półprzewodników Złącze prostujące Sinusoidalnie zmienne napięcie wejściowe jest przekształcane w obcięte do połowy napięcie wejściowe. Złącze działa jak przełącznik, który dla jednego znaku napięcia wejściowego jest zamknięty (ma zerowy opór ) Mostek Graetza prostownik dwupołówkowy konstruktor: Karol Pollak (1896r) 36 Fizyka II, lato
37 Dioda świecąca (light-emitting diode LED) LED wymaga dużej liczby elektronów w paśmie przewodnictwa i dużej liczby dziur w paśmie walencyjnym, tj. silnie domieszkowanego złącza p-n oraz prostej przerwy energetycznej (np. GaAs) LED jest spolaryzowanym w kierunku przewodzenia złączem p-n; elektrony są wstrzykiwane do obszaru typu n a dziury do p. Światło jest emitowane z wąskiego obszaru zubożonego podczas rekombinacji elektronu z dziurą. c = = hc E g 37 Fizyka II, lato
38 Laser złączowy wykonany w AT&T Bell Lab; rozmiar porównywalny z ziarnkiem soli Akcja laserowa wymaga inwersji obsadzeń i wnęki Fabry-Perota (zwierciadła na przeciwległych ścianach złącza p-n ) 38
39 Tranzystor E B C To klucz (lub wzmacniacz), w którym za pomocą małego prądu tranzystory bipolarne, lub napięcia tranzystory polowe, włącza duży prąd. Klucz Wzmacniacz 39 Fizyka II, lato
40 C E C B B E Przez złącze baza-emiter przepływają w kierunku bazy nośniki większościowe (elektrony swobodne). Dziury z obszaru bazy przepływają przez złącze do emitera, jednak prąd dziurowy jest znacznie mniejszy (mniejsza liczba dziur, bo emiter jest mniejszy). Część elektronów rekombinuje w obszarze bazy, a większa część jest przyciągana przez kolektor i przepływa przez złącze baza-kolektor. Wypływające z emitera elektrony tworzą prąd emitera I E, który rozdziela się na mały prąd bazy I B i duży prąd kolektora I C
41 Charakterystyki tranzystora bipolarnego 41
42 Obwód zawierający tranzystor polowy (field-effect transistor FET); elektrony poruszają się od źródła S do drenu D. Wartość prądu I DS jest kontrolowana przez pole elektryczne, które jest zależne od potencjału podanego na bramkę G Szczególny rodzaj znany jako MOSFET. Tworzy się kanał typu n, który przewodzi prąd; zmieniając napięcie V GS można przełączać tranzystor pomiędzy stanami ON i OFF. 42
43 Zjawisko tunelowania w nanoelektronice Moore s 1 st Law Zdolność obliczeniowa procesora wzrasta 4-krotnie w ciągu 3,4 roku Moore s 2nd Law Koszty produkcji procesorów wzrastają 2-krotnie w ciągu 3 lat Potrzeba mniejszych tranzystorów!!!!!!! Szybsze przełączanie oznacza większą szybkość procesora ale oznacza to konieczność umieszczenia większej liczby układów na tej samej powierzchni Wydział Informatyki, Elektroniki i 43
44 Układy nisko-wymiarowe 2-D Dwu-wymiarowe Jedno-wymiarowe Zero-wymiarowe 2-D system 1-D system 0-D system 1-D 0-D Ściana kwantowa Kropka kwantowa sztuczny atom izolator Drut kwantowy przewodnik Wydział Informatyki, Elektroniki i 44
45 2-D (E) [ev -1 nm -2 ] elektrony swobodne 3-D 2-D 1-D m = ( E ) ( E ) 2D 2 F j F j j E [ev] (E) 1-D (E) 0-D 0-D E E Wydział Informatyki, Elektroniki i 45
46 Kropki kwantowe i atomy podobieństwa i różnice Kropki kwantowe z InAs / InGaAsP emitujące = 1,5m Obszar wzrostu ściany kwantowej drutu kwantowego
47 Otrzymywanie np. metoda litografii Quantum wall Etching Overgrowth
48 Przykłady samozorganizowanych kropek kwantowych: na podłożu krystalicznym B powstaje warstwa zwilżająca nanoszonego materiału A w stanie krystalicznym materiały A i B posiadają różne stałe sieciowe (tzw. niedopasowanie stałych sieciowych jest rzędu kilku/kilkunastu procent) naprężenia wynikające z niedopasowania stałych sieciowych prowadzą do desegregacji kolejnych nanoszonych warstw Samozorganizowane kropki kwantowe CdTe na podłożu ZnTe Powstawanie wysp GaAs na podłożu GaP Wydział Informatyki, Elektroniki i 48
49 Elektrony nadmiarowe uwięzione w kropce mają dyskretne poziomy energetyczne. Warunkami tunelowania pojedynczego elektronu przez nanoukład można sterować za pomocą potencjału chemicznego - dla układu N elektronów w dowolnej strukturze potencjał chemiczny jest energią potrzebną do zwiększenia liczby elektronów o jeden, czyli µ N+1 = E N+1 E N, E N = energia stanu podstawowego układu N elektronów Tunelowanie pojedynczego elektronu z elektrody α do kropki kwantowej jest energetycznie dozwolone, jeżeli µ α µ N+1. Nierówność ta określa warunek ładowania kropki kwantowej pojedynczym elektronem. Jeżeli znak nierówności jest przeciwny, to elektron może tunelować z obszaru kropki kwantowej do elektrody α Wydział Informatyki, Elektroniki i 49
50 W przypadku tunelowania pojedynczego elektronu z jednej elektrody (źródła, emitera) do drugiej elektrody (drenu, kolektora) przez kropkę kwantową µ s µ N+1 µ d, µ s (µ d ) = potencjał elektrochemiczny źródła (drenu) Potencjały elektrochemiczne źródła i drenu zależą od napięć przyłożonych do elektrod źródła (V s ) i drenu (V d ) Nanodruty półprzewodnikowe są quasi-jednowymiarowymi nanostrukturami o kształcie bardzo wąskiego walca lub prostopadłościanu o średnicy podstawy od 20 nm do 100 nm i wysokości od 100 nm do 2000 nm Wydział Informatyki, Elektroniki i 50
51 Tunelowanie rezonansowe w kropkach kwantowych Efekt tunelowy d d d źródło QD R dren izolator d bramd ka D 1. stan wzbudzony stan podstawowy dla N+1 elektronów ev bram ka e E f źródło QD dren stan podstawowy dla N elektronów źródło QD dren Wydział Informatyki, Elektroniki i 51
52 d d źródło QD R dren Quantum bramka Dot Transistor Seabaugh 1998 Rozmiar tranzystora jest limitowany technologią epitaksjalną Wydział Informatyki, Elektroniki i 52
53 Mechanika kwantowa opisuje przyrodę jako absurdalną z punktu widzenia zdrowego rozsądku. I w pełni zgadza się z doświadczeniem. Mam więc nadzieję, że zaakceptujecie naturę taką, jaka jest absurdalną
Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato
Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Fizyka II, lato 2016 1 Własności elektryczne ciał stałych Komputery, kalkulatory, telefony komórkowe są elektronicznymi urządzeniami półprzewodnikowymi wykorzystującymi
Bardziej szczegółowoelektryczne ciał stałych
Wykład 22: Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ Własności elektryczne ciał
Bardziej szczegółowoelektryczne ciał stałych
Wykład 23: Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ 08.06.2017 1 2 Własności elektryczne
Bardziej szczegółowoPrzewodnictwo elektryczne ciał stałych
Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Fizyka II, lato 2011 1 Własności elektryczne ciał stałych Komputery, kalkulatory, telefony komórkowe są elektronicznymi urządzeniami półprzewodnikowymi wykorzystującymi
Bardziej szczegółowoelektryczne ciał stałych
Wykład 23: Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ Własności elektryczne ciał
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane
Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,
Bardziej szczegółowoElektryczne własności ciał stałych
Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/
Bardziej szczegółowoPrzewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki
Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności
Bardziej szczegółowoZjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne
Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne
Bardziej szczegółowoWykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe
Wykład IV Półprzewodniki samoistne i domieszkowe Półprzewodniki (Si, Ge, GaAs) Konfiguracja elektronowa Si : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 = [Ne] 3s 2 3p 2 4 elektrony walencyjne Półprzewodnik samoistny Talent
Bardziej szczegółowoTeoria pasmowa. Anna Pietnoczka
Teoria pasmowa Anna Pietnoczka Opis struktury pasmowej we współrzędnych r, E Zmiana stanu elektronów przy zbliżeniu się atomów: (a) schemat energetyczny dla atomów sodu znajdujących się w odległościach
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n
Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:
Bardziej szczegółowo3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)
152 Elektryczność 3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk tranzystora npn w układzie ze wspólnym emiterem W E. Zagadnienia do przygotowania: półprzewodniki,
Bardziej szczegółowo2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.
2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały
Bardziej szczegółowoCiała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz
Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy
Bardziej szczegółowoSTRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH
PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika
Bardziej szczegółowoRozszczepienie poziomów atomowych
Rozszczepienie poziomów atomowych Poziomy energetyczne w pojedynczym atomie Gdy zbliżamy atomy chmury elektronowe nachodzą na siebie (inaczej: funkcje falowe elektronów zaczynają się przekrywać) Na skutek
Bardziej szczegółowoStruktura pasmowa ciał stałych
Struktura pasmowa ciał stałych dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Pasmowa teoria ciała stałego 2 1.1. Wstęp do teorii..............................................
Bardziej szczegółowoZłącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET
Złącza p-n, zastosowania Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET Złącze p-n, polaryzacja złącza, prąd dyfuzyjny (rekombinacyjny) Elektrony z obszaru n na złączu dyfundują
Bardziej szczegółowoElektryczne własności ciał stałych
Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale
Bardziej szczegółowoW1. Właściwości elektryczne ciał stałych
W1. Właściwości elektryczne ciał stałych Względna zmiana oporu właściwego przy wzroście temperatury o 1 0 C Materiał Opór właściwy [m] miedź 1.68*10-8 0.0061 żelazo 9.61*10-8 0.0065 węgiel (grafit) 3-60*10-3
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj
Repeta z wykładu nr 3 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:
Bardziej szczegółowoZłącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy
Złącze p-n: dioda Półprzewodniki Przewodnictwo półprzewodników Dioda Dioda: element nieliniowy Przewodnictwo kryształów Atomy dyskretne poziomy energetyczne (stany energetyczne); określone energie elektronów
Bardziej szczegółowoFizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r.
Fizyka i technologia złącza P Adam Drózd 25.04.2006r. O czym będę mówił: Półprzewodnik definicja, model wiązań walencyjnych i model pasmowy, samoistny i niesamoistny, domieszki donorowe i akceptorowe,
Bardziej szczegółowoRyszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja
Bardziej szczegółowoAleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA
Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA B V B C ZEWNĘTRZNE POLE ELEKTRYCZNE B C B V B D = 0 METAL IZOLATOR PRZENOSZENIE ŁADUNKÓW ELEKTRYCZNYCH B C B D B V B D PÓŁPRZEWODNIK PODSTAWOWE MECHANIZMY
Bardziej szczegółowoBadanie charakterystyki diody
Badanie charakterystyki diody Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk prądowo napięciowych różnych diod półprzewodnikowych. Wstęp Dioda jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych,
Bardziej szczegółowoUrządzenia półprzewodnikowe
Urządzenia półprzewodnikowe Diody: - prostownicza - Zenera - pojemnościowa - Schottky'ego - tunelowa - elektroluminescencyjna - LED - fotodioda półprzewodnikowa Tranzystory - tranzystor bipolarny - tranzystor
Bardziej szczegółowoSkończona studnia potencjału
Skończona studnia potencjału U = 450 ev, L = 100 pm Fala wnika w ściany skończonej studni długość fali jest większa (a energia mniejsza) Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach
Bardziej szczegółowoTeoria pasmowa ciał stałych
Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury
Bardziej szczegółowoS. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki
Półprzewodniki Definicja i własności Półprzewodnik materiał, którego przewodnictwo rośnie z temperaturą (opór maleje) i w temperaturze pokojowej wykazuje wartości pośrednie między przewodnictwem metali,
Bardziej szczegółowoCzęść 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych
Część 2 Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 23 Półprzewodniki
Bardziej szczegółowoZaburzenia periodyczności sieci krystalicznej
Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom
Bardziej szczegółowoElektryczne własności ciał stałych
Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale
Bardziej szczegółowoCzęść 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych
Część 2 Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Łukasz Starzak, Przyrządy półprzewodnikowe mocy, zima 2015/16 20 Półprzewodniki Materiały, w których
Bardziej szczegółowoPrzerwa energetyczna w germanie
Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania
Bardziej szczegółowo3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA
3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA Złącze p-n jest to obszar półprzewodnika monokrystalicznego utworzony przez dwie graniczące ze sobą warstwy jedną typu p i drugą typu n. Na rysunku 3.1 przedstawiono uproszczony
Bardziej szczegółowoAbsorpcja związana z defektami kryształu
W rzeczywistych materiałach sieć krystaliczna nie jest idealna występują różnego rodzaju defekty. Podział najważniejszych defektów ze względu na właściwości optyczne: - inny atom w węźle sieci: C A atom
Bardziej szczegółowoPółprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna
Półprzewodniki samoistne Struktura krystaliczna Si a5.43 A GaAs a5.63 A ajczęściej: struktura diamentu i blendy cynkowej (ZnS) 1 Wiązania chemiczne Wiązania kowalencyjne i kowalencyjno-jonowe 0K wszystkie
Bardziej szczegółowoFunkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach
Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B
Bardziej szczegółowoVI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY
Oporność właściwa (Ωm) 1 VI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY Cel ćwiczenia: pomiar zależności oporności elektrycznej (rezystancji) metalu i półprzewodnika od temperatury,
Bardziej szczegółowoTEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH
TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s
Bardziej szczegółowoPasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka
Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska
1 II PRACOWNIA FIZYCZNA: FIZYKA ATOMOWA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie
Bardziej szczegółowoCzym jest prąd elektryczny
Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ
Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Podstawy
Bardziej szczegółowoRekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja
Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 243 4.2. Badanie zależności temperaturowej oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika
Nazwisko... Data... Nr na liście... Imię... Wydział... Dzień tyg.... Godzina... Ćwiczenie 243 4.2. Badanie zależności temperaturowej oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika Tabela I. Metal Nazwa próbki:
Bardziej szczegółowoPrzyrządy i układy półprzewodnikowe
Przyrządy i układy półprzewodnikowe Prof. dr hab. Ewa Popko ewa.popko@pwr.edu.pl www.if.pwr.wroc.pl/~popko p.231a A-1 Zawartość wykładu Wy1, Wy2 Wy3 Wy4 Wy5 Wy6 Wy7 Wy8 Wy9 Wy10 Wy11 Wy12 Wy13 Wy14 Wy15
Bardziej szczegółowoW5. Rozkład Boltzmanna
W5. Rozkład Boltzmanna Podstawowym rozkładem w klasycznej fizyce statystycznej jest rozkład Boltzmanna E /( kt ) f B ( E) Ae gdzie: A jest stałą normalizacyjną, k stałą Boltzmanna 5 k 8.61710 ev / K Został
Bardziej szczegółowoPodstawy krystalografii
Podstawy krystalografii Kryształy Pojęcie kryształu znane było już w starożytności. Nazywano tak ciała o regularnych kształtach i gładkich ścianach. Już wtedy podejrzewano, że te cechy związane są ze szczególną
Bardziej szczegółowoPrzyrządy półprzewodnikowe
Przyrządy półprzewodnikowe Prof. Zbigniew Lisik Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój: 116 e-mail: zbigniew.lisik@p.lodz.pl wykład 30 godz. laboratorium 30 godz WEEIiA E&T Metal
Bardziej szczegółowoCel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury.
WFiIS PRACOWNIA FIZYCZNA I i II Imię i nazwisko: 1. 2. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie
Bardziej szczegółowoPOMIAR ZALEŻNOŚCI OPORU METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY
ĆWICZENIE 44 POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORU METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY Cel ćwiczenia: Pomiar zależności oporu elektrycznego (rezystancji) metalu i półprzewodnika od temperatury oraz wyznaczenie temperaturowego
Bardziej szczegółowoUkłady nieliniowe. Stabilizator - dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) Logiczna bramka NAND. w.7, p.1
Układy nieliniowe Układy nieliniowe odgrywają istotną rolę w nowoczesnej elektronice, np.: generatory sygnałów, stabilizatory, odbiorniki i nadajniki w telekomunikacji, zasialcze impulsowe stałego napięcia
Bardziej szczegółowoPółprzewodniki. złącza p n oraz m s
złącza p n oraz m s Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja współfinansowana ze środków Unii
Bardziej szczegółowoInstytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechnika Łódzka
Zakład Inżynierii Materiałowej i Systemów Pomiarowych Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechnika Łódzka LABORATORIUM INŻYNIERII
Bardziej szczegółowoIV. TRANZYSTOR POLOWY
1 IV. TRANZYSTOR POLOWY Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystora polowego złączowego. Zagadnienia: zasada działania tranzystora FET 1. Wprowadzenie Nazwa tranzystor pochodzi z
Bardziej szczegółowoWykład 7. Złącza półprzewodnikowe - przyrządy półprzewodnikowe
Wykład 7 Złącza półprzewodnikowe - przyrządy półprzewodnikowe Złącze p-n Złącze p-n Tworzy się złącze p-n E Złącze po utworzeniu Pole elektryczne na styku dwóch półprzewodników powoduje, że prąd łatwo
Bardziej szczegółowoWykład V Złącze P-N 1
Wykład V Złącze PN 1 Złącze pn skokowe i liniowe N D N A N D N A p n p n zjonizowane akceptory + zjonizowane donory x + x Obszar zubożony Obszar zubożony skokowe liniowe 2 Złącze pn skokowe N D N A p n
Bardziej szczegółowoWykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych
Wykład VI Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie
Bardziej szczegółowoRóżne dziwne przewodniki
Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich
Bardziej szczegółowo!!!DEL są źródłami światła niespójnego.
Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji
Bardziej szczegółowoTeoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników
Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników Model atomu Bohra Niels Bohr - 1915 elektrony krążą wokół jądra jądro jest zbudowane z: i) dodatnich protonów ii) neutralnych neutronów Liczba atomowa
Bardziej szczegółowoCzęść 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51
Część 3 Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51 Budowa przyrządów półprzewodnikowych Struktura składa się z warstw Warstwa
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 4. Detekcja światła. Dygresja. Plan na dzisiaj
Repeta z wykładu nr 4 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:
Bardziej szczegółowoTranzystory polowe FET(JFET), MOSFET
Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja współfinansowana
Bardziej szczegółowoPrzejścia promieniste
Przejście promieniste proces rekombinacji elektronu i dziury (przejście ze stanu o większej energii do stanu o energii mniejszej), w wyniku którego następuje emisja promieniowania. E Długość wyemitowanej
Bardziej szczegółowoWykład III. Teoria pasmowa ciał stałych
Wykład III Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie
Bardziej szczegółowoZygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska 1947 r. pierwszy tranzystor ostrzowy John Bradeen (z lewej), William Shockley (w środku) i Walter Brattain (z prawej) (Bell Labs) Zygmunt Kubiak
Bardziej szczegółowoI. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA
1 I. DIODA LKTROLUMINSCNCYJNA Cel ćwiczenia : Pomiar charakterystyk elektrycznych diod elektroluminescencyjnych. Zagadnienia: misja spontaniczna, złącze p-n, zasada działania diody elektroluminescencyjnej
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik
Repeta z wykładu nr 6 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 - kontakt omowy
Bardziej szczegółowoElementy elektroniczne Wykłady 3: Półprzewodniki. Teoria złącza PN
Elementy elektroniczne Wykłady 3: Półprzewodniki. Teoria złącza PN Budowa i właściwości elektryczne ciał stałych - wprowadzenie Budowa atomu: a) model starożytny b) model J.J. Thompsona c) model E. Rutherforda
Bardziej szczegółowoS. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Pasma energetyczne. Pasma energetyczne
Pasma energetyczne Niedostatki modelu gazu Fermiego elektronów swobodnych Pomimo wielu sukcesów model nie jest w stanie wyjaśnić następujących zagadnień: 1. różnica między metalami, półmetalami, półprzewodnikami
Bardziej szczegółowoBudowa. Metoda wytwarzania
Budowa Tranzystor JFET (zwany też PNFET) zbudowany jest z płytki z jednego typu półprzewodnika (p lub n), która stanowi tzw. kanał. Na jego końcach znajdują się styki źródła (ang. source - S) i drenu (ang.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET
Ćwiczenie 4 Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET Cel ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk statycznych tranzystorów polowych złączowych oraz z izolowaną
Bardziej szczegółowoUkłady nieliniowe. Stabilizator dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) w.9, p.1
Układy nieliniowe Układy nieliniowe odgrywają istotną rolę w nowoczesnej elektronice, np.: generatory sygnałów, stabilizatory, odbiorniki i nadajniki w telekomunikacji, zasialcze impulsowe stałego napięcia
Bardziej szczegółowoELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA
ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA wykład 2 PÓŁPRZEWODNIKI luty 2008 - Lublin krzem u ej n o z r o w t rze i p o ytk d u pł m rze k Od m ik ro pr oc es or ET F S MO p rzy rząd Od p iasku do Ten wykład O CZYM
Bardziej szczegółowoLasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek
Lasery półprzewodnikowe przewodnikowe Bernard Ziętek Plan 1. Rodzaje półprzewodników 2. Parametry półprzewodników 3. Złącze p-n 4. Rekombinacja dziura-elektron 5. Wzmocnienie 6. Rezonatory 7. Lasery niskowymiarowe
Bardziej szczegółowoIX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski
IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski 1 1 Dioda na złączu p n Zgodnie z wynikami, otrzymanymi na poprzednim wykładzie, natężenie prądu I przepływającego przez złącze p n opisane jest wzorem Shockleya
Bardziej szczegółowoZALEŻNOŚĆ OPORU ELEKTRYCZNEGO 57 METALU I PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY
ZALEŻNOŚĆ OPORU ELEKTRYCZNEGO 57 METALU I PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY I.. Prąd elektryczny Dla dużej grupy przewodników prądu elektrycznego (metale, półprzewodniki i inne) spełnione jest prawo Ohma,
Bardziej szczegółowoModel elektronów swobodnych w metalu
Model elektronów swobodnych w metalu Stany elektronu w nieskończonej trójwymiarowej studni potencjału - dozwolone wartości wektora falowego k Fale stojące - warunki brzegowe znikanie funkcji falowej na
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ
Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Podstawy
Bardziej szczegółowoRys.1. Struktura fizyczna diody epiplanarnej (a) oraz wycinek złącza p-n (b)
Ćwiczenie E11 UKŁADY PROSTOWNIKOWE Elementy półprzewodnikowe złączowe 1. Złącze p-n Złącze p-n nazywamy układ dwóch półprzewodników.jednego typu p w którym nośnikami większościowymi są dziury obdarzone
Bardziej szczegółowoRównanie Shockley a. Potencjał wbudowany
Wykład VI Diody Równanie Shockley a Potencjał wbudowany 2 I-V i potencjał wbudowany Temperatura 77K a) Ge E g =0.7eV b) Si E g =1.14eV c) GaAs E g =1.5eV d) GaAsP E g =1.9eV qv 0 (0. 5 0. 7)E g 3 I-V i
Bardziej szczegółowoPrawo Ohma. qnv. E ρ U I R U>0V. v u E +
Prawo Ohma U>0V J v u J qnv u - E + J qne d J gęstość prądu [A/cm 2 ] n koncentracja elektronów [cm -3 ] ρ rezystywność [Ωcm] σ - przewodność [S/cm] E natężenie pola elektrycznego [V/cm] I prąd [A] R rezystancja
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 123. Dioda półprzewodnikowa
Ćwiczenie 123 Ćwiczenie 123. Dioda półprzewodnikowa Cel ćwiczenia Poznanie własności warstwowych złącz półprzewodnikowych typu p-n. Wyznaczenie i analiza charakterystyk stałoprądowych dla różnych typów
Bardziej szczegółowoInstrukcja do ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych i LED (wersja robocza)
Instrukcja do ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych i LED (wersja robocza) Laboratorium Elektroenergetyki 1 1. Cel i program ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z budową diody półprzewodnikowej
Bardziej szczegółowoELEKTRONIKA ELM001551W
ELEKTRONIKA ELM001551W Podstawy elektrotechniki i elektroniki Budowa materii fizyka półprzewodników Zakres: Sieć krystaliczna, Rodzaje wiązań chemicznych, Struktura pasmowa półprzewodników Rys historyczny
Bardziej szczegółowo6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE
6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE 6.1. WSTĘP Tranzystory unipolarne, inaczej polowe, są przyrządami półprzewodnikowymi, których działanie polega na sterowaniu za pomocą pola elektrycznego wielkością prądu przez
Bardziej szczegółowoSystemy laserowe. dr inż. Adrian Zakrzewski dr inż. Tomasz Baraniecki
Systemy laserowe dr inż. Adrian Zakrzewski dr inż. Tomasz Baraniecki Lasery półprzewodnikowe Charakterystyka lasera półprzewodnikowego pierwszy laser półprzewodnikowy został opracowany w 1962 r. zastosowanie
Bardziej szczegółowoNatężenie prądu elektrycznego
Natężenie prądu elektrycznego Wymuszenie w przewodniku różnicy potencjałów powoduje przepływ ładunków elektrycznych. Powszechnie przyjmuje się, że przepływający prąd ma taki sam kierunek jak przepływ ładunków
Bardziej szczegółowoSYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis
SYMBOLE GRAFICZNE y Nazwa triasowy blokujący wstecznie SCR asymetryczny ASCR Symbol graficzny Struktura Charakterystyka Opis triasowy blokujący wstecznie SCR ma strukturę czterowarstwową pnpn lub npnp.
Bardziej szczegółowo1. PÓŁPRZEWODNIKI 1.1. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW
1. PÓŁPRZEWODNIKI 1.1. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW Najprostsza definicja półprzewodników brzmi: "Półprzewodniki są materiałami, których rezystywność 1 jest większa niż rezystywność przewodników
Bardziej szczegółowoIA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.
1 A. Fotodioda Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody. Zagadnienia: Efekt fotowoltaiczny, złącze p-n Wprowadzenie Fotodioda jest urządzeniem półprzewodnikowym w którym zachodzi
Bardziej szczegółowoZjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski
Plan referatu Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski 1. Podstawowe definicje ffl wektory: E, B, ffl nośniki ładunku: elektrony i dziury, ffl podział ciał stałych ze względu na własności elektryczne:
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 Parametry statyczne tranzystorów polowych złączowych Cel ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk tranzystorów polowych złączowych
Bardziej szczegółowoRepeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny
Repeta z wykładu nr 8 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 przegląd detektorów
Bardziej szczegółowoPracownia Fizyczna i Elektroniczna Struktura układu doświadczalnego. Wojciech DOMINIK. Zjawisko przyrodnicze
Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 0 http://pe.fuw.edu.pl/ Wojciech DOMNK Struktura układu doświadczalnego Zjawisko przyrodnicze detektor Urządzenie pomiarowe Urządzenie wykonawcze interfejs regulator
Bardziej szczegółowoUkłady nieliniowe. Stabilizator dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) w.9, p.1
Układy nieliniowe Układy nieliniowe odgrywają istotną rolę w nowoczesnej elektronice, np.: generatory sygnałów, stabilizatory, odbiorniki i nadajniki w telekomunikacji, zasialcze impulsowe stałego napięcia
Bardziej szczegółowo