Слайды и текст доклада
Pic.1
Физическая электроника
Pic.2
Введение Электроникой называют раздел науки и техники, занимающийся исследованием взаимодействия электронов с электромагнитными полями и методов создания электронных приборов и устройств …
Pic.3
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Pic.4
Энергетические уровни и зоны В соответствии с квантовой теорией энергия электрона, вращающегося по своей орбите вокруг ядра, может иметь только определенные дискретные или квантованные значения …
Pic.5
Каждой орбите соответствует строго определенная энергия электрона, или энергетический уровень. Каждой орбите соответствует строго определенная энергия электрона, или энергетический уровень. …
Pic.6
Согласно принципу Паули Согласно принципу Паули на одном энергетическом уровне не может находиться более двух электронов. В невозбужденном состоянии электроны в атоме находятся на ближайших к ядру …
Pic.7
Проводники, полупроводники и диэлектрики В твердых телах атомы вещества могут образовывать правильную кристаллическую решетку. Соседние атомы удерживаются межатомными силами на определенном …
Pic.8
Соседние атомы в твердых телах так близко находятся друг к другу, что их внешние электронные оболочки соприкасаются или перекрываются. Соседние атомы в твердых телах так близко находятся друг к …
Pic.9
Разрешенная зона, в которой при температуре абсолютного нуля все энергетические уровни заняты электронами, называется валентной. Разрешенная зона, в которой при температуре абсолютного нуля все …
Pic.10
Разрешенная зона, в которой при температуре абсолютного нуля электроны отсутствуют, называется зоной проводимости. Разрешенная зона, в которой при температуре абсолютного нуля электроны отсутствуют, …
Pic.11
Ширина запрещенной зоны является основным параметром, характеризующим свойства твердого тела. Ширина запрещенной зоны является основным параметром, характеризующим свойства твердого тела.
Pic.12
В полупроводниковой электронике широкое применение получили В полупроводниковой электронике широкое применение получили германий Ge ( ΔW = 0,67 эВ) и кремний Si (Δ W =1,12 эВ)(элементы 4-й группы …
Pic.13
Электроны в твердом теле могут совершать переходы внутри разрешенной зоны при наличии в ней свободных уровней, а также переходить из одной разрешенной зоны в другую. Электроны в твердом теле могут …
Pic.14
В металлах зона проводимости частично заполнена. В металлах зона проводимости частично заполнена. Концентрация свободных электронов в металлах практически не зависит от температуры. Зависимость …
Pic.15
У диэлектриков и полупроводников при температуре абсолютного нуля валентная зона полностью заполнена, а зона проводимости совершенно пуста, поэтому эти вещества проводить ток не могут. У диэлектриков …
Pic.16
Собственная электропроводность полупроводников Атомы кремния (Si ) располагаются в узлах кристаллической решетки, а электроны наружной электронной оболочки образуют устойчивые ковалентные связи, …
Pic.17
При температуре абсолютного нуля (T=0K) все энергетические состояния внутренних зон и валентная зона занята электронами полностью, а зона проводимости совершенно пуста. При температуре абсолютного …
Pic.18
При температуре T > 0 К дополнительной энергии, поглощенной каким-либо электроном, может оказаться достаточно для разрыва ковалентной связи и перехода в зону проводимости, где электрон становится …
Pic.19
Электроны хаотически движутся внутри кристаллической решетки и представляют собой так называемый электронный газ. Электроны хаотически движутся внутри кристаллической решетки и представляют собой так …
Pic.20
У атома полупроводника, от которого отделился электрон, возникает незаполненный энергетический уровень в валентной зоне, называемый дыркой. У атома полупроводника, от которого отделился электрон, …
Pic.21
Для простоты дырку рассматривают как Для простоты дырку рассматривают как единичный положительный электрический заряд. Дырка может перемещаться по всему объему полупроводника под действием …
Pic.22
Таким образом, в кристалле полупроводника при нагревании могут образовываться пары носителей электрических зарядов «электрон – дырка», которые обусловливают появление собственной электрической …
Pic.23
Процесс образования пары «электрон – дырка» называют генерацией свободных носителей заряда. Процесс образования пары «электрон – дырка» называют генерацией свободных носителей заряда. После своего …
Pic.24
В течение времени жизни носители В течение времени жизни носители участвуют в тепловом движении, взаимодействуют с электрическими и магнитными полями как единичные электрические заряды, перемещаются …
Pic.25
При рекомбинации электрона и дырки происходит высвобождение энергии. При рекомбинации электрона и дырки происходит высвобождение энергии. В зависимости от того, как расходуется эта энергия, …
Pic.26
Излучательной является рекомбинация, при которой энергия, освобождающаяся при переходе электрона на более низкий энергетический уровень, излучается в виде кванта света – фотона. Излучательной …
Pic.27
При безызлучательной рекомбинации избыточная энергия передается кристаллической решетке полупроводника, т. е. избыточная энергия идет на образование фононов – квантов тепловой энергии. При …
Pic.28
Генерация пар носителей «электрон – дырка» и появление собственной электропроводности полупроводника может происходить и при любом другом способе энергетического воздействия на полупроводник – …
Pic.29
Распределение электронов по энергетическим уровням Вероятность заполнения электроном энергетического уровня W при температуре T определяется функцией распределения Ферми:
Pic.30
где T – температура в градусах Кельвина; k – постоянная Больцмана; WF – энергия уровня Ферми (средний энергетический уровень, вероятность заполнения которого равна 0,5 при T = 0 К ).
Pic.31
Соответственно функция (1- fn(W)) определяет вероятность того, что квантовое состояние с энергией E свободно от электрона, т. е. занято дыркой
Pic.32
При T = 0 К все энергетические уровни, находящиеся выше уровня Ферми, свободны.
Pic.33
При T > 0 К увеличивается вероятность заполнения электроном энергетического уровня, расположенного выше уровня Ферми. При T > 0 К увеличивается вероятность заполнения электроном энергетического …
Pic.34
Примесная электропроводность полупроводников Электропроводность полупроводника может обусловливаться не только генерацией пар носителей «электрон – дырка» вследствие какого-либо энергетического …
Pic.35
Примеси бывают Примеси бывают 1) донорного типа, 2) акцепторного типа.
Pic.36
Донорные примеси Донор – это примесный атом, создающий в запрещенной зоне энергетический уровень, занятый в невозбужденном состоянии электроном и способный в возбужденном состоянии отдать электрон в …
Pic.37
Пример донорной примеси – сурьма (Sb) (элемент V группы таблицы Менделеева). Пример донорной примеси – сурьма (Sb) (элемент V группы таблицы Менделеева).
Pic.38
Связь с ядром пятого электрона атома примеси слабее по сравнению с другими электронами. Связь с ядром пятого электрона атома примеси слабее по сравнению с другими электронами. Под действием теплового …
Pic.39
Атом примеси, потеряв один электрон, становится положительно заряженным ионом с единичным положительным зарядом. Атом примеси, потеряв один электрон, становится положительно заряженным ионом с …
Pic.40
Таким образом, полупроводник приобретает свойство примесной электропроводности, обусловленной наличием свободных электронов в зоне проводимости. Таким образом, полупроводник приобретает свойство …
Pic.41
Уровень Ферми будет смещаться вверх, к границе зоны проводимости Wп . Малейшее приращение энергии электрона приводит к его переходу в зону проводимости. Уровень Ферми будет смещаться вверх, к границе …
Pic.42
Акцепторные примеси Акцептор – это примесный атом, создающий в запрещенной зоне энергетический уровень, свободный от электрона в невозбужденном состоянии и способный захватить электрон из валентной …
Pic.43
Если в кристаллическую решетку полупроводника кремния ввести атомы примеси - индия (In) (элемент III группы таблицы Менделеева), имеющего на наружной электронной оболочке три валентных электрона, то …
Pic.44
Одна из связей остается не заполненной. Одна из связей остается не заполненной. Заполнение этой свободной связи может произойти за счет электрона, перешедшего к атому примеси от соседнего атома …
Pic.45
Атом примеси, приобретая лишний электрон, становится отрицательно заряженным ионом, а дырка, образовавшаяся в атоме основного полупроводника, имея единичный положительный заряд, может перемещаться от …
Pic.46
Такой тип проводимости называется дырочным и обозначается буквой p (позитивный, положительный тип проводимости), а полупроводник называется полупроводником р-типа. Такой тип проводимости называется …
Pic.47
Орицательно заряженные ионы акцепторной примеси в полупроводнике р-типа не могут перемещаться внутри кристалла, так как находятся в узлах кристаллической решетки и связаны межатомными связями с …
Pic.48
Вероятность захвата электрона и перехода его в валентную зону возрастает в полупроводниках p-типа, поэтому уровень Ферми здесь смещается вниз, к границе валентной зоны Вероятность захвата электрона и …
Pic.49
При очень больших концентрациях примесей в полупроводниках уровень Ферми может даже выходить за пределы запрещенной зоны либо в зону проводимости (в полупроводниках n-типа) либо в зону валентную (в …
Скачать презентацию
Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!