Skończona studnia potencjału

Transkrypt

1 Skończona studnia potencjału U = 450 ev, L = 100 pm Fala wnika w ściany skończonej studni długość fali jest większa (a energia mniejsza)

2 Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm.

3 Energia Fermiego Energia Fermiego: prawdopodobieństwo obsadzenia stanu =1/2 Dla temperatury zera bezwględnego energia najwyższego obsadzonego stanu jeśli nie znajduje się w obszarze wzbronionym!

4 Metale, izolatory, półprzewodniki

5 Struktura pasmowa półprzewodników

6 Przejścia między pasmami Przejście proste zachowany wektor falowy i pęd Przejście skośne zmiana pędu elektronu

7 Półprzewodniki samoistne

8 Przewodność półprzewodników σ = neµ Koncentracja: Rośnie wykładniczo z T Ruchliwość: Maleje przy wzroście T

9 Domieszkowanie półprzewodników Domieszkowanie: wprowadzenie niewielkich ilości atomów/jonów domieszki do sieci krystalicznej związku macierzystego

10 Półprzewodniki: domieszkowanie Energia wiązania E C -E D donory E A -E V akceptory W pewnym zakresie temperatur nośniki pochodzące od domieszek są nośnikami większościowymi silnie przesuwa to wartość energii Fermiego

11 Półprzewodniki: domieszkowanie Koncentracja nośników pochodzących od domieszek N N + D + A = = N µ E D D k T B 2 e +1 E A N A µ k T B 2 e +1 Warunek obojętności ładunkowej p+n D+ -n-n A- =0 Generacja nośników samoistnych Wszystkie atomy domieszki zjonizowane Generacja nośników domieszkowych

12 Złącze p-n Równanie Poissona lokalny potencjał elektrostatyczny 2 φ e εε () ( + r = N + p N n) 0 D A Wyrównanie energii Fermiego po obu stronach złącza

13 Złącze p-n sytuacja równowagowa Po obu stronach łącza tworzą się obszary zubożone w nośniki. Siły kulombowskie zapobiegają dalszemu transportowi nośników. V D e różnica położenia dna pasma przewodzenia między obszarem p i n = D A D A D n N N N N e V d εε = D A A D D p N N N N e V d εε Szerokości stref: model Schottky ego (rozwiązanie przybliżone)

14 Złącze p-n napięcie zaporowe Przyłożenie napięcia polaryzującego złącze w kierunku zaporowym utrudnia przechodzenie elektronu przez obszar złącza

15 Napięcie w kierunku przewodzenia Elektrony, które przeszły przez obszar złącza ulegają rekombinacji z dziurami. Przez złącze przepływa prąd.

16 Dioda charakterystyka I(V)

17 Diody

18 Dioda prostownicza Diody prostownicze w alternatorze samochodowym

19 Dioda świecąca zasada działania W diodzie świecącej zachodzi rekombinacja promienista.

20 Dioda świecąca λ = hc E g W diodzie świecącej zachodzi rekombinacja promienista. Wymagane przejście proste.

21 Dioda świecąca: budowa Większość materiałów do produkcji LED ma duży współczynnik załamania. Całkowite wewnętrzne odbicie ogranicza natężenie światła i kąt emisji.

22 Dioda świecąca - charakterystyka

23 Dioda świecąca: zastosowania

24 Żarówki LED Zasilanie prądem stałym, lub zamiana prądu zmiennego na stały. Napięcie V/diodę, natężenie do 100 ma/diodę. Odpowiednikiem lampy żarowej o mocy 60W jest dioda o mocy 8-9W. Wysoka temperatura i wysokie natężenie zmniejszają wydajność LED. By Dmitry G - Own work, CC BY-SA 3.0 SMD elementy do montażu powierzchniowego Moduły SMD mają określone wielkości i moce np x5 mm, 0.24 W

25 Żarówki LED Chip On Board - COB Elementy umieszczane bezpośrednio na obwodzie drukowanym

26 Lampy LED Zastępniki dla żarówek tradycyjnych (halogenowych): - problemy z natężeniem światła - problemy z kształtem wiązki Audi drogowe światła LED Wiązka formowana przez wiele źródeł (do 25 elementów)

27 Fotodioda zj. fotoelektryczne wewnętrzne Przy polaryzacji zaporowej dioda jest czułym detektorem światła. Przy braku polaryzacji na złączu powstaje siła elektromotoryczna pracuje jako ogniwo słoneczne Fotodioda z napędu CD Złącze PIN używane w fotodiodach do szybkich systemów optycznych Optoizolacja (przetworniki)

28 Lasery półprzewodnikowe