Электроны в твердых телах

1. Электроны в твердых телах

Зонная энергетическая диаграмма
Металл
Полупроводник
В металле число электронов проводимости равно
числу атомов

2. Ковалентная связь между атомами германия

Пространственная
кристаллическая
решетка состоит
из атомов,
связанных друг с
другом
валентными
электронами

3. Собственная проводимость полупроводников

Число подвижных носителей заряда по
отношению к общему числу атомов
Кремний – 0.0000000001 %
Германий – 0.0000001 %
Металлы – число свободных электронов
равно числу атомов

4. Собственная проводимость полупроводников

5. Принцип дырочной электропроводности

6. Примесная проводимость полупроводников

Донорные примеси – фосфор, мышьяк,
сурьма

7. Примесная проводимость полупроводников

Акцепторные примеси – бор, алюминий,
индий

8. Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках

Дрейфовый ток в полупроводнике – это ток,
возникающий за счёт приложенного электрического
поля. При этом электроны движутся навстречу линиям
напряжённости поля, а дырки – по направлению линий
напряжённости поля.
Диффузионный ток – это ток, возникающий из-
за неравномерной концентрации носителей заряда.
n2>n1. n2-n1=Δn.

9. Движение электрона в магнитных полях.

Сила Лоренца вызывает отклонение в
движении электрона

10. Эффект Холла

Линейная зависимость между напряжением
при эффекте Холла и магнитной индукцией,
вызывающей это напряжение

11. Образование электронно-дырочного перехода

Образование электроннодырочного перехода
В отсутствие внешнего
напряжения
происходит диффузия
N P электроны
P N дырки
По обе стороны
границы раздела
создаются объемные
заряды различных
знаков

12. Прямое включение p-n перехода

Внешнее
электрическое поле
действует навстречу
полю объемного
заряда
Инжекция
эмиттер

13. Обратное включение p-n перехода

Внешнее поле и
поле объемного
заряда
складываются
высота
потенциального
барьера
повышается
Диффузионный ток
отсутствует
Имеется ток дрейфа
вызванный
перемещением
неосновных носителей
заряда

14. ВАХ p-n перехода.

15. Пробой p-n перехода

16. Переход Шоттки

17. Тоннельный эффект.

18. Эффект Гана