Wykład V Złącze P-N 1

Podobne dokumenty
Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

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

ELEKTRONIKA ELM001551W

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Rys.1. Struktura fizyczna diody epiplanarnej (a) oraz wycinek złącza p-n (b)

Base. Paul Sherz Practical Electronic for Inventors McGraw-Hill 2000

I. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA

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

Wykład 7. Złącza półprzewodnikowe - przyrządy półprzewodnikowe

Półprzewodniki. złącza p n oraz m s

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

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Przyrządy i Układy Półprzewodnikowe

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

ELEKTRONIKA ELM001551W

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Struktura układu doświadczalnego. Wojciech DOMINIK. Zjawisko przyrodnicze

1 Źródła i detektory. V. Fotodioda i diody LED Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody i diod LED.

Ćwiczenie 123. Dioda półprzewodnikowa

Prawo Ohma. qnv. E ρ U I R U>0V. v u E +

Skończona studnia potencjału

V. Fotodioda i diody LED

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

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

Ćwiczenie nr 2 Charakterystyki I= f(u) złącza p-n.

Ćwiczenie nr 4 Charakterystyki I= f(u) złącza p-n.

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

Złącze p-n powstaje wtedy, gdy w krysztale półprzewodnika wytworzone zostaną dwa obszary o odmiennym typie przewodnictwa p i n. Nośniki większościowe

elektryczne ciał stałych

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

Elementy elektroniczne Wykłady 3: Półprzewodniki. Teoria złącza PN

Diody półprzewodnikowe

Diody półprzewodnikowe

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

V. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2016

Przyrządy półprzewodnikowe część 2

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

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

elektryczne ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

Badanie diod półprzewodnikowych

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2010/2011

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Diody półprzewodnikowe cz II

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd r.

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

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

Ćwiczenie nr 23. Charakterystyka styku między metalem a półprzewodnikiem typu n. str. 1. Cel ćwiczenia:

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 1 Badanie złącz Schottky'ego metodą I-V

Elementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Lasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Wykład IV. Dioda elektroluminescencyjna Laser półprzewodnikowy

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Fotodetektory. Fotodetektor to przyrząd, który mierzy strumień fotonów bądź moc optyczną przetwarzając energię fotonów na inny użyteczny sygnał

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

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych

EL08s_w03: Diody półprzewodnikowe

Diody półprzewodnikowe

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 2 Badanie złącz Schottky'ego metodą C-V

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

Elementy przełącznikowe

A-6. Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

elektryczne ciał stałych

Instrukcja do ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych i LED (wersja robocza)

Zakres wykładu. Detekcja światła. Zakres wykładu. Zakres wykładu

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

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

Wiadomości podstawowe

Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechnika Łódzka

W5. Rozkład Boltzmanna

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

Badanie charakterystyki diody

IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski

W książce tej przedstawiono:

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

10 K AT E D R A F I Z Y K I S T O S OWA N E J

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

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

35 KATEDRA FIZYKI STOSOWANEJ

Urządzenia półprzewodnikowe

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

Badanie układów prostowniczych

ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK DIÓD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

IV. Wyznaczenie parametrów ogniwa słonecznego

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

Transkrypt:

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 N A x p0 + x n0 N D x p p : większościowe w p n p : mniejszościowe w p n n : większościowe w n p n : mniejszościowe w n 3

Diagram pasmowy złącza pn w stanie równowagi termodynamicznej I nd E C I nu elektrony E F E C E V Hole s dziury I pd qv bi E V ptype P typ ntype N typ I pu I nd (I pd ) prąd dyfuzyjny elektronowy (dziurowy) I nu (I pu ) prąd unoszenia elektronowy (dziurowy) V bi potencjał wbudowany

5

Złącze pn dioda półprzewodnikowa Charakterystyka IV nieliniowa + + + + + + + p + + + + n + + + A Polaryzacja zaporowa Polaryzacja w kier. przewodzenia I V

Równanie Shockley a I = I s (e qv kt 1) 7

Kierunek przewodzenia V >0 23 k stała Boltzmanna 1.38x 10 J / s T temperatura w K=273+ C 19 q ład. elektronu 1.6x10 C 1<n<2, zależne od materiału; Przykład: Dioda z n=1 ; dla 0.7V prąd 1mA. Znajdź Rozwiązanie: I S Dla n=1: Dla n=2: 3 25 16 15 I S e 700/ 10 6.9x10 A 10 A 3 700/50 10 9 I S 10 e 8.3x10 A 10 A

Kierunek zaporowy V <0 i I s V<0 i kilka razy większe niż kt / q Prąd w kier. zaporowym jest stały ( prąd nasycenia) I S 9 9

Zastosowanie: prostownik Złącze PN Schemat blokowy zasilacza.

Praca diody prostowniczej 11

Prostownik Jest to układ, który zamienia prąd przemienny na prąd stały a) jednopołówkowy b) dwupołówkowy Graetza I t

Prostownik dwupołówkowy Przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu prostownika 13

Transformator Siła elektromotoryczna indukcji dla jednego zwoju cewki: ε ind = dф dt 14

Kondensator 15

Kondensator t =RC stała czasowa

Wygładzanie przebiegów Przebiegi napięcia i prądu dla prostownika jednopołówkowego z filtrem, dla CR >>T, przy założeniu, że dioda jest idealna 17

Równanie Poissona ε(x) natężenie pola elektrycznego V(x) potencjał pola elektrycznego divε = ρ ε 0 ε s ε = gradv divgradv = V V = ρ ε 0 ε s W 1D d 2 V dx 2 = ρ ε 0 ε s d2 V dε x = dx2 dx = ρ(x) ε s

Ładunek przestrzenny w złączu pn Warunek neutralności qax p0 N a = qax n0 N d Obliczymy pole elektryczne w obszarze W korzystając z równania Poissona: d ( x) q ( p n N d N a) dx s s stała dielektryczna półprzewodnika Założymy, że wszystkie domieszki są zjonizowane i zaniedbamy nośniki swobodne w obszarze złącza pn: d ( x) q q Nd dx s d ( x) q q Na dx s s N s d N a (0 < x < x n0 ) ( x p0 < x < 0 ) 19

Ładunek przestrzenny w złączu pn Ładunek przestrzenny i pole elektryczne dla złącza pn w którym N d > N a : (a) złącze w x=0, b) ładunek przestrzenny w złączu przy założeniu, że nośniki swobodne są zaniedbane; (c) rozkład pola elektrycznego. 20

Kwazipoziomy Fermiego. Złącze spolaryzowane w kierunku przewodzenia pn n e 2 i ne ( F F )/ kt n 2 qv / kt i p (a) Rozkład nośników mniejszościowych po obydwu stronach złącza spolaryzowanego w kierunku przewodzenia. Odległości x n i x p mierzone są od krawędzi obszaru zubożonego (b) położenie kwazi poziomów Fermiego 21

Polaryzacja zaporowa Dla polaryzacji zaporowej V = V r (V r >> kt/q) : 22

Czy równanie Shockley a jest spełnione? Dobrze opisuje IV dla złączy pn w Ge, Gorzej dla złączy pn w Si i GaAs. Powody: generacja/rekombinacja nośników w obszarze zubożonym powierzchniowe prądy upływu oporność szeregowa n współczynnik idealności 23

Kier. przewodzenia prąd rekombinacji 24

Kier. zaporowy prąd generacji 25

Charakterystyka IV w rzeczywistym złączu pn (a) prąd rekombinacji, (b) prąd dyfuzyjny, (c) wpływ rezystancji szeregowej, (d) prąd generacji n=2 n=1 I 0 26