Похожие презентации:
Твердотельная электроника
1. Твердотельная электроника
Электронный учебно-методическийкомплекс
Твердотельная электроника
Презентации к лекционному курсу
Основные понятия твердотельной электроники
МОСКВА
2012
НИУ «МЭИ»
2. 1 Основные понятия твердотельной электроники
22
2
p
k
h k
E
2
2mn * 2mn * 8 mn *
2
E
m 2
p
2
*
n
1
2
1 E
2
2
k
2
1
3. Зависимость энергии от квазиимпульса в InSb
4. Температурная зависимость Eg для германия
Eg Eg 0T
2
T
E g 0 T
5. Упрощенная энергетическая диаграмма
6. Упрощенная энергетическая диаграмма собственного полупроводника
7.
8. Заполнение зон при Т=0 К и Т>0 К
Заполнение зон при Т=0 К и Т>0 К9. Статистика электронов и дырок в полупроводниках
Функция распределения Ферми-Дирака1
f n (E)
E F
exp
1
kT
1
f p (E)
F E
exp
1
kT
10.
N En0 ( E ) N E f n ( E )dE
dE
E F
Ec
E c exp
1
kT
2m n
N ( E ) 4 2
h
*
3/ 2
( E E c )1 / 2
N E
p0 ( E ) N E f p ( E )dE
dE
E
E
E F
exp
1
kT
v
c
11. Статистика Максвелла-Больцмана
E Ff n ( E ) exp
kT
Ec F
Ec F
n0 N ( E ) f n ( E )dE N ( E ) exp
dE N c exp
E
E
kT
kT
c
c
F E
f p ( E ) exp
kT
F Ev
p N ( E ) f p ( E )dE N ( E ) exp
kT
Ev
Ev
F Ev
dE N V exp
kT
12. эффективная плотность состояний в зоне проводимости
2 m* kTn
Nc 2
2
h
3
2
Nc 2,7 1019 m* m
n 0
3/ 2
T 300 3 2
13. Эффективная плотность состояний для валентной зоны
2 m *p kTN 2
2
h
N
3/ 2
19 T
1,05 10
300
3/ 2
14. Уравнение электронейтральности
q n q p 0q n q N
a
n p
q p q N d 0
n Na p Nd
15. собственная концентрация
E g Тni N c Т N Т exp
2kT
16. Зависимость собственной концентрации от обратной температуры
17. Донорный полупроводник
18.
m*E c E kT N
3
p
F
ln
E kT ln
i 4
2
2
Nc
m*
n
19.
tg i E g 2kTtg пр E а kT
Eg
Ti
2
k ln N c N N
d
Ec Ed
Ts
k ln N c N d
20.
ni n0 p02
pn ni n n , nn N d , pn ni N d
2
2
21. Акцепторный полупроводник
22.
Eс Ea kT gNF
ln
2
2
Na
p N
a
np n Na
2
i
23. Насыщение дрейфовой скорости в сильных электрических полях
qv др
E E
m*
n
24. Коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью и напряженностью электрического поля называют подвижностью носителей заряда и
обозначают μ [см2/(В∙с)].n vдр E q m
*
n
p vдр q m
*
p
25. Влияние электрического поля
j n q v др ,U E l,
1
I U R J S ,
R l S ,
26. Закон Ома в дифференциальной форме:
jn nj p p .
n q n n
p q p p
27.
Рассеяние – мгновенные события,внезапно меняющие скорость
электронов. Экспериментальные
исследования температурной
зависимости подвижности показывают,
что при низких температурах
преобладает рассеяние на ионах
примеси, а при более высоких –
рассеяние на тепловых колебаниях
решетки
28. Рассеяние на решетке
nr T n r T0 T T03 2
29. Рассеяние на заряженной примеси
ni T ni T0 T T032
30. Электропроводность материала
n pq n n q p p
q n n p p
n T q n T n T
31. Неравновесное состояние полупроводника
Ec Fnn n0 n N c exp
,
kT
Fp Ev
p p0 p N v exp
kT
32. Квазиуровень Ферми
33.
• В равновесном состоянии скоростьгенерации (число электронов, генерируемых в
единице объема в единицу времени) равна
скорости рекомбинации (число электронов,
рекомбинирующих в единице объема в
единицу времени):
G0 R0 n0 p0
34.
• Концентрация неравновесных носителей можетбыть меньше концентрации равновесных
носителей (Δn<<n0, Δp<<p0), в этом случае
говорят о низком уровне возбуждения или
низком уровне инжекции. При высоком
уровне возбуждения или высоком уровне
инжекции концентрация неравновесных
носителей сравнима или превышает
равновесную концентрацию
35. Влияние внешних условий на свойства полупроводников
σ q (μ n n0 μ p p0 μ n Δn μ p Δp )Δσ q (μ n Δn μ p Δp )
36.
• Скорость, с которой протекаетрекомбинация, определяется временем
жизни неравновесных носителей заряда
n p
37. Уравнение непрерывности
n pG R 0
t t
n n0
n
n
t
38. Уменьшение концентрации носителей, определяемое процессом линейной рекомбинации имеет вид:
n n(0) exp t39. Механизмы рекомбинации
40. Энергетические диаграммы дырочного полупроводника с учетом поверхностных состояний
j n q s n nj p q s p p
41. Диффузионные и дрейфовые токи
jnдифdn
dp
q Dn , j pдиф q D p
dx
dx
kT
Dn
n T n ,
q
kT
Dp
p T p
q
42.
j j др j диф ,j др j nдр j pдр q n n q p p ,
j диф j nдиф j pдиф q Dn n q D p p
43.
dnj n j n др j n диф q n n q Dn
dx
dp
j p j p др j p диф q p p q D p
dx
44. Для одномерного случая полный ток равен:
J J дрейф J дифp
n
q p p E q n n E q D p q Dn
x
x
45. Уравнение Пуассона
xE x
ρ x
2
x
s 0
x
2
46. Уравнение непрерывности тока
n1
Gn Rn j n
t
q
p
1
Gp Rp j p ,
t
q
47. Уравнение непрерывности:
-pn pn0
p
pn
Dp
0
2
x
2
48. Граничные условия
pn x 0 pn 0p n x p n 0
p n x p n 0 p n 0 p n 0 exp x L p
L p D p p , Ln D n n
49. Граничные условия
x Wp n x p n0
p n x W p n 0
W x
sh
Lp
p n 0 p n 0
W
sh
Lp
50. Плотность дырочного тока при :
x WDp
p
j p qD p
| x W q p n 0 p n 0
x
Lp
1
W
sh
Lp
51. Контактные явления
52.
Eвак FEвак Ec
53. Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)
54.
W2 0 k
q Nd
55. Контакт металл-электронный полупроводник
W2 0 k Vсм
q Nd
56. Выпрямление тока на контакте металла с полупроводником
57. Контакт электронного и дырочного полупроводников
58.
59.
кFn Fp
q
N
Nc
q k E g kT ln
kT ln
Na
Nd
q k kT ln
nn p p
2
ni
kT ln
Nd Na
2
ni
pp
Nd Na
nn
k Т ln
Т ln
T ln
2
ni
np
pn
60. Соотношения между основными и неосновными носителями:
kq k
p n p p exp
p p exp
kT
Т
k
q k
n p nn exp
nn exp
kT
Т
61.
WpWn
Na
Nd
;
W0 N d N a W0 N d N a
2 0 s
Nd Na
W0
k
q
Nd Na
62.
63.
( k Vсм )Vсм
p no exp
p n Wn p p exp
T
T
p n Wn pn p n 0
Vсм
p no exp
1
T
64. Прямое смещение p-n-перехода
(7.14)65. Обратное смещение
Wобр2 0 s
Nd Na
k Vсм
q
Nd Na
66. Энергетические диаграммы при прямом и обратном смещении
67. Изотипные и анизотипные гетеропереходы
68.
69. Схема двойного гетероперехода
70. МДП–структура
71. МДП-структура
энергия электронного сродстваq Eвак Ec
Если
энергию
электрона
отсчитывать от энергии Ферми,
а не от E c , используют понятие
термоэлектронной
работы
выхода или просто работы
выхода Φ:
Eвак F q Ec F
72. Энергетические диаграммы при различных смещениях
73.
74.
BF Ei
q F i
n( x) ni exp
ni exp
ni exp ;
kT
kT
T
B
Ei F
q i F
p( x) ni exp
ni
ni exp ;
kT
kT
T
Na
Na
kT
B
ln T ln
q
ni
ni
Nd
Nd
kT
T ln
B
ln
q
ni
ni
75.
ρ x q Nx
E x
2
x
s 0
0 s
x
a
2
0
a
d
0
dx
q N
2
x w
2 s 0
при x=w
a
q N w
s
2 s 0
2 0 s s
w
q Na
2