Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Podobne dokumenty
półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

Repeta z wykładu nr 4. Detekcja światła. Dygresja. Plan na dzisiaj

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Repeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Elektryczne własności ciał stałych

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Rozszczepienie poziomów atomowych

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

Teoria pasmowa ciał stałych

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych

METALE. Cu Ag Au

na dnie (lub w szczycie) pasma pasmo jest paraboliczne, ale masa wyznaczona z krzywizny niekoniecznie = m 0

Absorpcja związana z defektami kryształu

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Złącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy

Przerwa energetyczna w germanie

Model elektronów swobodnych w metalu

ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA

Przyrządy półprzewodnikowe

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Elektryczne własności ciał stałych

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach)

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

2. Elektrony i dziury w półprzewodnikach

Fizyka Ciała Stałego

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd r.

Struktura pasmowa ciał stałych

Modele kp wprowadzenie

2. Elektrony i dziury w półprzewodnikach

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO.

Proste struktury krystaliczne

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Pasma energetyczne. Pasma energetyczne

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Gaz Fermiego elektronów swobodnych

Zakres wykładu. Detekcja światła. Zakres wykładu. Zakres wykładu

Nanostruktury i nanotechnologie

Skończona studnia potencjału

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

III.4 Gaz Fermiego. Struktura pasmowa ciał stałych

Struktura energetyczna ciał stałych. Fizyka II dla EiT oraz E, lato

Wstęp do astrofizyki I

Sieć przestrzenna. c r. b r. a r. komórka elementarna. r r

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury.

elektryczne ciał stałych

W5. Rozkład Boltzmanna

Elektryczne własności ciał stałych

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO

Wykład IV. Dioda elektroluminescencyjna Laser półprzewodnikowy

Ćwiczenie Badanie zależności temperaturowej oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika

Przejścia promieniste

Projekt FPP "O" Kosma Jędrzejewski

Krawędź absorpcji podstawowej

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

Dr inż. Zbigniew Szklarski

ZALEŻNOŚĆ OPORU ELEKTRYCZNEGO 57 METALU I PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY

Lasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek

VI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

Zadania treningowe na kolokwium

Układy nieliniowe. Stabilizator - dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) Logiczna bramka NAND. w.7, p.1

E3. Badanie temperaturowej zależności oporu elektrycznego ciał stałych 1/5

elektryczne ciał stałych

EFEKT HALLA W PÓŁPRZEWODNIKACH.

POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORU METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY

+ + Struktura cia³a sta³ego. Kryszta³y jonowe. Kryszta³y atomowe. struktura krystaliczna. struktura amorficzna

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY. Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir

Podstawowe właściwości fizyczne półprzewodników WYKŁAD 2 SMK J. Hennel, Podstawy elektroniki półprzewodnikowej:, WNT, W-wa 2003

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Repeta z wykładu nr 10. Detekcja światła. Kondensator MOS. Plan na dzisiaj. fotopowielacz, część 2 MCP (detektor wielokanałowy) streak camera

Układy nieliniowe. Stabilizator dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) w.9, p.1

elektryczne ciał stałych

Klasyczny metal. Fizyka Materii Skondensowanej Domieszki i defekty. Wydział Fizyki UW

Leonard Sosnowski

Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany

Układy nieliniowe. Stabilizator dioda Zenera. Dioda LED. Prostownik na diodach (Graetza) w.9, p.1

Elementy elektroniczne Wykłady 3: Półprzewodniki. Teoria złącza PN

Czym jest prąd elektryczny

ELEKTRONIKA ELM001551W

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale

Transkrypt:

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: czwartek 13-16 - definicja i parametry detektorów - charakterystyka widmowa - detektory termiczne: termopara, bolometr - detektor piroelektryczny - galeria obrazów w podczerwieni Plan na dzisiaj Struktura krystaliczna proste komórki elementarne sieci proste cubic (Po) bcc (Na, W) fcc (Al, Au)

Struktura krystaliczna Struktura krystaliczna struktura diamentu Si, Ge, C struktura blendy cynkowej GaAs, CdTe,... struktura wurcytu GaN, CdS,... dwie sieci kubiczne powierzchniowo centrowane przesunięte wobec siebie o ¼ długości przekątnej sześcianu wiązania kowalencyjne z czterema najbliższymi sąsiadami wiązanie uwspólnia dwa elektrony o przeciwnych spinach Sieć punktowa Sieć odwrotna wektory bazowe sieci odwrotnej a*, b*, c* objętość komórki elementarnej trójwymiarowa sieć odwrotna trójwymiarowa sieć Bravais a, b, c wektory jednostkowe m, n, p liczby całkowite h, k, l wskaźniki Millera

Sieć odwrotna Pasma energetyczne konsekwencje: wektor sieci odwrotnej (hkl)* jest prostopadły do płaszczyzny sieciowej (hkl) sieci punktowej Si objętość komórki elementarnej sieci odwrotnej jest odwrotnie proporcjonalna do objętości komórki elementarnej sieci prostej strefa Brillouina dla sieci fcc, diamentu i blendy cynkowej minimum całkowitej energii elektronów Pasma energetyczne Struktura pasmowa izolator półprzewodnik przewodnik/metal równanie Schrödingera dla elektronu w potencjale V=V(r) dla potencjału V=V(r) periodycznego z okresem sieci Blocha exp (jkr) fala płaska, wolnozmienna w skali całej sieci ψ (r,k) i U b (r,k) funkcje periodyczne z okresem sieci

Struktura pasmowa Struktura pasmowa E=E(k) w pobliżu centrum strefy Brillouina (punkt Γ, k=0) pasmo przewodnictwa pasmo walencyjne zależność paraboliczna m* - masa efektywna, w ogólności wielkość tensorowa Zależność przerwy od T Własności półprzewodników wzrost temperatury skutkuje zmniejszeniem przerwy energetycznej

Typy półprzewodników Podstawowe definicje półprzewodnik samoistny (intrinsic) półprzewodnik domieszkowany (extrinsic) typ n typ p liczba elektronów n N(E) - gęstość stanów F(E) - rozkład obsadzeń dla niewielkich koncentracji i niskich temperatur oraz tylko przy dnie pasma przewodnictwa M C liczba równoważnych minimów pasma przewodnictwa dla Si M C = 6, dla GaAs M C =1 m de masa efektywna gęstości stanów Podstawowe definicje Podstawowe definicje F(E) - rozkład obsadzeń dla elektronów statystyka Fermiego - Diraca E F poziom Fermiego energia dla której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wynosi ½ przypadek bez degeneracji koncentracja domieszek jest dużo mniejsza niż N C Poziom Fermiego znajduje się kilka razy kt poniżej krawędzi pasma wówczas n(e): efektywna gęstość stanów w paśmie przewodnictwa całka Fermiego-Diraca liczba elektronów n

Podstawowe definicje Podstawowe definicje przypadek półprzewodnika zdegenerowanego typ n liczba dziur p uproszczenie typ p Półprzewodnik samoistny Półprzewodnik samoistny stan równowagi między termiczną aktywacją nośników a rekombinacją elektronów i dziur n = p

Półprzewodnik samoistny Półprzewodnik samoistny warto zapamiętać przykład: skalowanie samoistnej koncentracji nośników w Ge, Si, GaAs stała Boltzmanna Półprzewodnik samoistny Domieszkowanie atom wodoru domieszka donorowa w półprzewodniku m 0 m e ε 0 ε s dla krzemu: 0.025 ev; dla arsenku galu: 0.007 ev energie porównywalne z energią termiczną: w 300 K płytkie donory są praktycznie całkowicie zjonizowane

Domieszkowanie Domieszkowanie Domieszkowanie Domieszkowanie koncentracja zjonizowanych donorów koncentracja donorów N D, wówczas z warunku neutralności ładunku: g D =2, bo spin wynika, że: koncentracja zjonizowanych akceptorów g A =4, bo spin i degeneracja z tej zależności można wyznaczyć poziom energii Fermiego i koncentrację nośników

Domieszkowanie Transport w półprzewodnikach nośniki w paśmie walencyjnym lub przewodnictwa nie są związane z żadnym atomem, węzłem sieci krystalicznej, są swobodnymi nośnikami średnia energia kinetyczna wynosi 3/2 kt średnia prędkość w temperaturze pokojowej wynosi 10 7 cm/s wskutek rozproszeń na domieszkach, neutralnych i zjonizowanych, na drganiach sieci krystalicznej, fononach, na defektach średnia droga swobodna (odcinek między dwoma zderzeniami) wynosi 10-5 cm, a średni czas swobodny 10-12 s Transport w półprzewodnikach Relacja Einsteina dryft efekt przyłożenia zewnętrznego pola elektrycznego µ ruchliwość parametr zależny od temperatury, koncentracji, mechanizmów rozpraszania zależność pomiędzy stałą dyfuzji a ruchliwością nośników dyfuzja spontaniczne niwelowanie niejednorodności w gazie swobodnych elektronów lub dziur w zerowym polu elektrycznym całkowita gęstość prądu F n strumień elektronów D n stała dyfuzji n gradient rozkładu elektronów