Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

Transkrypt

1 Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

2 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

3

4 PODSTAWOWE MECHANIZMY Generacja termiczna Fotogeneracja Jonizacja zderzeniowa JONIZACJI ELEKTRONY I DZIURY Kilka elektronów z pasma walencyjnego pokonuje przerwę energetyczną i przechodzi do pasma przewodnictwa Prąd elektronowy Prąd dziurowy

5

6 Ze względu na skład chemiczny pierwiastkowe zw.chemiczne ze wzgl. na właściwości fizyczne samoistne domieszkowane Ze wzgl.na zależność dyspersyjną z prostą przerwą wzbronioną z skośną przerwą wzbronioną

7 materiał jest idealnie czysty, bez żadnych zanieczyszczeń struktury krystalicznej koncentracja wolnych elektronów w półprzewodniku samoistnym jest równa koncentracji dziur

8 typu n typu p Nośniki większościowe - ELEKTRONY Nośniki większościowe - DZIURY

9

10

11 Złącze p-n styk obszarów o rożnym typie przewodnictwa ('p' oraz 'n') wytworzony w obrębie tego samego materiału półprzewodnikowego

12

13 nośniki większościowe przemieszczają się (dyfundują) do drugiego obszaru rekombinacja z nośnikami większościowymi 'połączenie' elektronu z dziurą rekombinacja powoduje redukcję nośników po obu stronach złącza, czego skutkiem jest pojawienie się nieruchomych jonów: ujemnych akceptorów i dodatnich donorów w pobliżu złącza powstaje warstwa ładunku przestrzennego, nazywana też warstwą zubożoną (tj. praktycznie nieposiadającą swobodnych nośników) lub warstwą zaporową

14 W kierunku zaporowym W kierunku przewodzenia

15 CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO NAPIĘCIOWA ZŁĄCZA p-n Polaryzacja zaporowa Polaryzacja przewodzenia

16 Złącze prostujące Przepuszczanie dodatniej części napięcia wejściowego i zatrzymanie ujemnej części tego sygnału.

17 Dioda LED Dioda elektroluminescencyjna, dioda świecąca, LED (ang. light-emitting diode) dioda zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitujących promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.

18 Dioda LED Warunkiem aby ilość emitowanego światła była duża tak by złącze było użyteczne jako źródło światła w materiale musi zachodzić dostatecznie dużo przejść dziura-elektron.

19 Ani czysty ani domieszkowany półprzewodnik nie zapewniają na tyle dużej ilości par elektron dziura aby można było wykorzystać je jako źródło światła Materiał można taki uzyskać silnie polaryzując w kierunku przewodnictwa silnie domieszkowane złącze p-n

20 Długość fali emitowanego promieniowania zwiększa się ze wzrostem temperatury złącza. W zależności od długości fali i rodzaju materiału półprzewodnikowego emitują one różne barwy światła. Diody emitują promieniowanie : od 490 nm - do 950 nm Materiał Barwa GaAs Arsenek galu podczerwień GaP Fosforek galu czerwona, zielona, żółta GaAs 1-x P x Fosforoalsenek galu czerwona, pomarańczowa, żółta

21 Dioda LED ma napięcie przewodzenia, które wynosi 2V dla diody czerwonej i 3V dla diody zielonej i żółtej. Diody LED maja niskie napięcia zaporowe wahające się między 3, a 5V. Maksymalny prąd przewodzenia to 20-50mA, zależnie od typu diody.

22 Diody LED Z uwagi na: Wyższą sprawność świetlną Dłuższy czas życia Lepszą konsystencje barw Niższy koszt Zastępują żarowe oświetlenie

23

24 Laser złączowy Laser ten jest wielowarstwową strukturą półprzewodników typu n (nadmiar elektronów w paśmie przewodnictwa) i p (więcej dziur w paśmie walencyjnym). Zastosowanie: Odtwarzacze płyt (CD) Elektrokomunikacja światłowodowa

25 TRANZYSTOR Tranzystor - trójelektrodowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Zastosowanie: Budowa wzmacniaczy operacyjnych, akustycznych, pasmowych Element konstrukcji układów elektronicznych

26 TRANZYSTOR Pierwszy tranzystor został skonstruowany 16 grudnia 1947 r. w laboratoriach firmy Bell Telephone Laboratories. Wynalazcami są John Bardeen, Walter Houser Brattainora z William BradforShockley, za co otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1956 r.

27 Podział tranzystorów Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego (sterowanie prądowe). Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe). Podział na materiał półprzewodnikowy: 1. german - materiał historyczny, obecnie rzadko stosowany 2. krzem - podstawowy materiał szeroko stosowany 3. arsenek galu - stosowany w technice bardzo wysokich częstotliwości

28 Tranzystor polowy MOSFET- wół roboczy współczesnego przemysłu elektronicznego Działanie opiera się na zjawiskach zachodzących w półprzewodnikach.

29 Układy scalone Układ scalony (chip) zminiaturyzowany układ elektroniczny zawierający w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych: tranzystory, diody, rezystory, kondensatory. Przykładowo Na podłożu krzemowym o średnicy 20 cm powstaje około 300 układów.

30 Układy scalone

31 M. P. Kaźmierkowski, J. T. Matysik: Wprowadzenie do elektroniki i energoelektroniki, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005 J. Jaczewski, A. Opolski, J. Stolz: Podstawy elektroniki i energoelektroniki, WNT, Warszawa 1981 David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker Podstawy fizyki T 5