Полупроводниковые устройства Лекция 15 Весна 2012 г. - презентация

1 Полупроводниковые устройства Лекция 15 Весна 2012 г.

2

3

4 Уже была ранее формула Или эту же формулу можно представить в виде

5 Для собственных полупроводников E c – E F E g /2 Удельная электропроводность собственных п/п:

6

7 Зависимость подвижности носителей тока от температуры Подвижность носителей тока уменьшается с ростом температуры. Это обусловлено, главным образом, рассеянием на кристаллической решетке (с ростом температуры амплитуда колебаний растет). Приближенно эта зависимость описывается соотношением На самом деле показатель степени при Т чаще всего имеет значение между 2 и 2.5

8

9

10 Подставим (2) в (1): Коэффициент σ 0 не зависит от температуры (T -3/2 ×T 3/2 =1)

11

12

13

14

15

16 p – n - переход

17

18

19

20

21

22 Ток через p-n-переход В общем случае концентрация электронов в зоне проводимости определяется соотношением (распределение Максвелла – Больцмана):

23 Соответственно, в p-области перехода концентрация электронов в зоне проводимости равна В соответствии с рисунком, имеем Поэтому

24 Электронный ток из p-области обусловлен дрейфом электронов и пропорционален их концентрации Отсюда имеем Аналогично для n-области имеем C учетом потенциального барьера ΔE сила тока равна

25 В условиях равновесия Из рисунка следует, что E 1 =E 2 +ΔE, поэтому

26 Теперь для силы тока можно записать, что Нижнее уравнение – дырочный ток

27 При наложении внешней разности потенциалов, получим для тока

28 Результирующий ток равен Аналогично для дырочного тока:

29 Теперь полный ток через переход можно записать в виде

30

31 Жорес Алферов

32

33

34

35 Тепловые сопротивления (термисторы) Полупроводники: Применение в качестве чувствительных термометров при дистанционных измерениях Использование в качестве термометров для замера температур окружающей среды Термистор(видео – опыт)

36

37

38

39

40

41 Фоторезистор Когда на транзистор падает свет достаточно большой энергии, т.е. с достаточно малой длиной волны, в нем освобождаются электронно- дырочные пары. Если пары возникают вблизи p-n-перехода с напряжением обратного смещения, они могут диффундировать в область перехода. Один из носителей может быть ускорен напряжением, имеющимся на переходе, и тогда он приобретает способность освобождать дополнительные заряды в процессах столкновения. В материале n-типа ускоряется дырка, в материале p-типа – электрон. Поскольку заряды несут ток через переход, он возникает и во внешней цепи, т.е. свет преобразуется в электрический ток.

42 Фоторезистор Использование: 1. Регистрация и изменения слабых световых потоков. 2. Обнаружение инфракрасных лучей. 3. В автоматических устройствах, служащих для подсчета изделий движущихся на конвейере, контроля их размеров Например, турникет в метро работает именно по такому принципу.

43