270 likes | 410 Views
Wykład X. kontakt m-s, m-i-s, tranzystory polowe. Złącze metal - półprzewodnik. Kontakt prostujący metal – półprzewodnik typu n Dioda Schottky. q V bi = m -- q V n. q Bn = m -. . - +. m. E F. q V n. Półprzewodnik typu n i metal o pracy wyjścia m >:.
E N D
Wykład X kontakt m-s, m-i-s, tranzystory polowe
Kontakt prostujący metal – półprzewodnik typu n Dioda Schottky qVbi=m--qVn qBn=m- - + m EF qVn Półprzewodnik typu n i metal o pracy wyjściam>:
Kontakt prostujący metal – półprzewodnik typu n - dioda Schottky =
Kontakt prostujący metal – półprzewodnik typu p Poziom próżni Półprzewodnik typu p
m - m EF Omowykontakt metal – półprzewodnik Półprzewodnik typu n i metal o pracy wyjściam<: I Kontakt omowy (o niskiej oporności) uwaga:dla półprzewodnika typup kontakt jest omowy gdy m> U=RI U
Kontakt omowy metal –półprzewodnik typu n silnie domieszkowany
Tranzystor Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu "transfer resistor", który oznacza element transformujący rezystancję.
Tranzystory - rodzaje • Wyróżnia się dwie główne grupy tranzystorów, • które różnią się zasadniczo zasadą działania: • Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego (sterowanie prądowe). • Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe).
Tranzystory(ang. TRANSISTOR = TRANSfer resISTORs) Podział Tranzystory bipolarne i unipolarne BIPOLARNE (BJT – Bipolar Junction Transistor) STEROWANE PRĄDOWO, czyli aby IC ≠ 0 musi IB ≠ 0 UNIPOLARNE (FET – Field Effect Transistor) STEROWANE POLEM ELEKTRYCZNYM występującym pomiędzy bramką i źródłem, czyli napięciem UGS wytwarzającym to pole, ale IG ≈ 0
Tranzystor polowy Trzy elektrody: źródło, dren i bramka. Bramka jest odizolowana od kanału źródło-dren • JFET : bramkę stanowi złącze p-n spolaryzowane w kierunku zaporowym. Tranzystory JFET pracują przy VGS = 0. • MESFET : bramką jest metalowa elektroda, która jest tak dobrana aby tworzyła z kanałem barierę Schottk’yego. • MOSFET: bramkę stanowi metalowa elektroda odizolowana od kanału warstwą izolatora – tlenku.
Obszary pracy -obszar odcięcia: Tranzystor jest wyłączony. Nie ma przepływu prądu (ID = 0) przez kanał. Dzieje się to gdy napięcie źródło - bramka spełnia warunek : VGS > VP -obszar aktywny, lub nasycenia: Tranzystor jest włączony. Prąd drenu jest kontrolowany przez VGS, niezależny od VDS. W tym obszarze tranzystor może pracować jako wzmacniacz: -obszar omowy: tranzystor jest włączony ale pracuje jak rezystor o oporności kontrolowanej napięciem. Dzieje się to wówczas, gdy napięcie VDS jest mniejsze niż w obszarze aktywnym. Prąd drenu jest proporcjonalny do napięcia VDS i jest kontrolowany prze napięcie bramki VGS.
Tranzystor polowy GaAs MESFET Bramką jest metalowa elektroda, która jest tak dobrana aby tworzyła z kanałem barierę Schottky
Przewodnictwo elektryczne Zaniedbując zderzenia, średni pęd swobodnego elektronu w polu E: Zmiana pędu na skutek zderzeń W stanie stacjonarnym: Gestość prąduj= -nevd= -nep/me = (ne2tp /me) E Ruchliwość, m,:m = vd / E =etp /me(m2V-1s-1) Przewodnośćs = j/E = ne2tp /me=enm
Wpływ temperaturyi domieszkowania na ruchliwość Rozpraszanie na fononach, czyli drganiach sieci krystalicznej. - dominuje w wyższych temperaturach. Rozpraszanie na domieszkach -zjonizowanych - dominuje w niższych temperaturach.
Fonony akustyczne- sąsiednie atomy drgają w tej samej fazie podłużne poprzeczne
Fonony optyczne- sąsiednie atomy drgają w przeciwnej fazie l podłużne l poprzeczne
w optyczne poprzeczne: akustyczne podłużne: p/a -p/a 0 k Krzywe dyspersji fononów w 3D 3 stopnie swobody/ atom, s atomów w komórce prymitywnej: 3gałęzie akustyczne i 3s-3 gałęzi optycznych
Tranzystor polowy MODFET ( HEMT) MODFET –modulation doping FET– tranzystor polowy FET domieszkowany modulacyjnie HEMT high electron mobility transistor –tranzystor o b. dużej ruchliwości elektronów: Izolacja elektronów w studni kwantowej od donorów w warstwie AlGaAs powoduje, że jedynym mechanizmem rozpraszania jest rozpraszanie na drganiach sieci (fononach) I ruchliwość jest b. duża ( rzędu 106 cm2/Vs)