Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 6 Złącza półprzewodnikowe. Złącze półprzewodnikowe W stanie równowagi gradient poziomu Fermiego jest równy zeru!

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 6 Złącza półprzewodnikowe. Złącze półprzewodnikowe W stanie równowagi gradient poziomu Fermiego jest równy zeru!"— Zapis prezentacji:

1 Wykład 6 Złącza półprzewodnikowe

2 Złącze półprzewodnikowe W stanie równowagi gradient poziomu Fermiego jest równy zeru!

3 Dla energii E, szybkość przejścia ele k tron ów ze stanu 1 do stanu 2 jest ~ do liczby stanów zajętych o energii E w material e 1 razy liczba stanów pustych o energii E w material e 2 : - Szybkość przejścia z 1 d o 2 : - Szybkość przejścia z 2 do 1 : - w stanie równowagi : - a stąd : - więc : - zatem : A więc w stanie równowagi gradient poziomu Fermiego jest równy zeru !

4 A Dioda półprzewodnikowa Charakterystyka I-V - nieliniowa V I Polaryzacja w kier. przewodzenia Polaryzacja zaporowa n p AA

5 Złącze pn P N Ujemne elektrony + dodatnio naładowane nieruchome donory Dodatnie dziury +ujemnie naładowane nieruchome akceptory + - Tylko naładowane donory/akceptory (obszar zubożony) elektrony dziury P N

6 Złącze pn + - elektrony dziury Bez polaryzacji P N elektrony dziury kier. przewodzenia prąd elektrony dziury kier. zaporowy b. mały prąd b. duży prąd U symbol: I charakterystyka IV:

7 Złącze p-n I charakterystyka IV:

8 Złącze p-n E C E V E C E V p-typn- Holes E C E V E C E V p-typen- E C E V E C E V EFEF p-typn- elektrony dziury qV bi IndInd IpdIpd InuInu IpuIpu

9

10 Charakterystyka I-V Prąd dziurowy: Dyfuzyjny I pd = C 1 N p exp (-eV bi /(kT)) Unoszenia I pu = CN pn = I pd = C 1 N p exp (-eV bi /(kT)) Po spolaryz. w kier. przewodzenia I pF = C 1 N p exp (-e(V bi - V) /(kT)) I p = I pF - I pu = C 1 N p exp (-e(V bi - V) /(kT)) – C 1 N p exp (-eV bi /(kT)) = C 1 N p exp [-eV bi /(kT)][exp(eV/(kT)-1] =I pd [exp(eV/(kT))-1] Prąd elektronowy: I n = I nd [exp(eV/(kT))-1 gdzie I nd = C 2 N n exp (-eV bi /(kT)) I = I o [exp(eV/(kT))-1] prąd nasycenia I o = I nd + I pd = (C 1 N p + C 2 N n ) exp (-eV bi /(kT)) Rzeczywista dioda: I = I o [exp(eV/(nkT))-1]

11 Charakterystyka C-V Zł. jednostronne: Po przyłożeniu napięcia zewnętrznego: V bi zaporowy przewodzenie

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

13 Wykład VI (a) Silnie domieszkowane złącze w stanie równowagi; (b) złącze spolaryzowane w kierunku zaporowym : tunelowanie elektronów z p do n; (c) charakterystyka I–V. Dioda Zenera Efekt tunelowy (dominuje w złaczach p-n:Si, Ge gdy V przebicia <4Eg/e)

14 Dioda lawinowa Powielanie lawinowe (V przebicia >6Eg/e) p n - elektrony uzyskują energię aby kreować pary elektron-dziura przez zderzenie nieelastyczne

15 Fotodioda, półprzewodnikowy element bierny, złącze P-N, z warstwą zaporową. Działanie jest oparte o efekt fotowoltaiczny. Zastosowania: przy braku polaryzacji - bateria słoneczna przy polaryzacji zaporowej - nieliniowy rezystor, w którym opór zależy od strumienia światła. Fotodioda

16 światło jest absorbowane dla ; tworzą się pary elektron-dziura, które są separowane przez pole w złączu i transportowane przez złącze złącze jest zwarte (U zewn = 0) - E C E V E C E V F 0 hf I sc = q N ph (Eg) I D (A) V D (V) I sc Fotodioda

17 złącze jest rozwarte ECEC EVEV ECEC EVEV qV bi qV OC I D (A) V D (V) V oc I d = Io [exp(eV oc /kT)-1] I sc – I d = 0 Ten prąd równoważy w rozwartym oświetlonym złączu p-n maksymalny prąd fotogeneracji, czyli I sc Podstawiając za I d wartość I sc

18 Bateria słoneczna Urządzenie, które zamienia energię słoneczną w energie elektryczną. P = I x U=I 2 x R= U 2 /R Jest podobne do baterii, bo dostarcza mocy prądu stałego. Różni się od baterii, bo napięcie które wytwarza zależy od oporności obciążenia.

19 Historia 1839 Becquerel zaobserwował pojawianie się napięcia między 2 elektrodami zanurzonymi w elektrolicie, zależnego od oświetlenia ten sam efekt zaobserwowano dla selenu 1941 pierwsza bateria na krzemie 1954 początek współczesnych badań ogniw słonecznych

20 Promieniowanie słoneczne Atmosfera może pochłaniać więcej niż 50% światła słonecznego AM - ilość masy powietrza, przez którą przechodzi światło AMO - stała słoneczna 1.37 KW/m 2

21 Widmo promieniowania i energie wzbronione Bandgap - przerwa wzbroniona, lattice constant – stała sieciowa

22 Absorpcja światła w półprzewodnikach

23 Dioda LED

24 GeSiGaAs

25 Dioda LED – diagram pasmowy Diagram pasmowy diody LED bez polaryzacji i po spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia. Napięcie polaryzujące diodę zmniejsza barierę potencjału Vo i nośniki większościowe dyfundują do odpowiednich obszarów złącza, rekombinując w obszarze złącza.

26 Laser półprzewodnikowy


Pobierz ppt "Wykład 6 Złącza półprzewodnikowe. Złącze półprzewodnikowe W stanie równowagi gradient poziomu Fermiego jest równy zeru!"

Podobne prezentacje


Reklamy Google