1 / 16

3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone

3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone. 3.1. Materiały półprzewodnikowe. Najważniejsze cechy półprzewodników: a) bardzo silna zależność konduktywności od koncentracji domieszek; b) występowanie dwóch rodzajów nośników prądu: elektronów i tzw. dziur.

kaden
Download Presentation

3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone

  2. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Najważniejsze cechy półprzewodników: • a) bardzo silna zależność konduktywności od koncentracji domieszek; • b) występowanie dwóch rodzajów nośników prądu: elektronów i tzw. dziur.

  3. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Przewodnictwo elektryczne • Natężenie prądu i: • Gęstość prądu: natężenie odniesione do jednostki powierzchni. • q – ładunek, p – koncentracja, • v – prędkość nośników ładunku.

  4. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • σ – konduktywność,  - rezystywność. • Średnia prędkość nośników ładunku: • μ – ruchliwość.

  5. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Różnice w konduktywności materiałówwynikają głównie z różnic w koncentracji nośników. • Metale σ = 103 – 105 (Ωcm)–1; • Izolatory σ = 10–15 – 10–2 (Ωcm)–1; • Czyste półprzewodniki – jak izolatory.

  6. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Nośniki ładunku w półprzewodniku • Krzem (Si), Arsenek galu (GaAs), German (Ge), węglik krzemu (SiC) – mono-krystaliczne. • Sieć krystaliczna. • Wiązania krystaliczne – walencyjne • (4 elektrony walencyjne). • Elektron związany; Elektron swobodny • Dziura (wiązanie niezapełnione). • Koncentracje: n (elektronów), p (dziur).

  7. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Półprzewodnik samoistny • (bez domieszek). • Generacja pary elektron – dziura, • energia WG ; w 300K: 0,78 eV (Ge); • 1,12 eV (Si); 1,42 eV (GaAs); ok. 3 eV (SiC). • Półprzewodnik samoistny: n = p = ni

  8. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • ni(300K)[cm-3]: • 106(GaAs); 1010(Si); 1013(Ge). • Generacja, Rekombinacja, Równowaga.

  9. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Półprzewodnik domieszkowany • W krzemie: domieszka pięciowartościowa – donor. Trójwartościowa – akceptor. Koncentracje: 1014 < ND , NA < 1019 cm-3. • Donory: Fosfor, Arsen; Akceptory: Bor, Gal, Glin. • Energia jonizacji atomu domieszki << WG.

  10. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Domieszka donorowa => liczne swobodne elektrony. • Domieszka akceptorowa => liczne dziury. • Równowaga: • Typ: n, p. Nośniki większościowe, mniejszościowe. • Dane: NA, ND, ni, temperatura pokojowa.

  11. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Jeśli: • to: • Jeśli • to:

  12. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • T niskie: • T wysokie: ni porównywalne z NA, ND.

  13. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Mechanizmy przepływu prądu w pół-przewodniku • Unoszenie, dyfuzja (gradient potencjału, gradient koncentracji nośników). • Unoszenie

  14. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • 300K, małe E, N: • Si: 1350; 480; GaAs: 8600; 250

  15. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Si, 300K: σi = 4.4·10-6 (Ωcm)-1

  16. 3.1. Materiały półprzewodnikowe • Dyfuzja: • VT – potencjał termiczny; • 300 K: VT = 25.8 mV

More Related