Přednáška č 2: Dioda Nanofotonika a Nanoelektronika (SLO/BNNE) Jan Soubusta 2017 Nejjednodušší polovodičová součástka, která se používá pro usměrňování elektrického proudu.

Obsah JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

1. Jak funguje doida? Nejjednodušší elektronický prvek Jak funguje?

JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

2. Důležité vlastnosti polovodičů pohyb elektronů v polovodiči je určen pásovou strukturou povolené a zakázané pásy kolektivní chování identických elektronů lze popsat efektivně pomocí kvazičástic elektron a díra = Blochovské vlnové funkce chová se jako volná částice, ale s efektivní hmotností m*

JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

3. Dopování polovodičů Diodu můžeme vytvořit změnou dopování části polovodiče. Miniaturní součástky se vyrábějí pomocí litografie.

Donory n-typ Akceptory p-typ majoritní nosiče: elektrony, nn minoritní nosiče: díry, pn tady je to obráceně, np, pp

JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

4. P-N přechod v rovnováze

podmínka nábojové neutrality Gaussův zákon Elektrický potenciál ve Voltech

Difúzní potenciál drift difúze Pro odvození budeme potřebovat Einsteinův vztah: V oblasti prostorového náboje (ochuzená vrstva) vzniká vnitřní elektrické pole (difúzní potenciál).

Termodynamická rovnováha Bez vnějšího pole je v rovnováze drift a difúze nosičů proudu

JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

5. Nerovnovážný p-n přechod propustný směr, zúžení w eV

závěrný směr, rozšíření w eV

Obsah JAK FUNGUJE DIODA? DŮLEŽITÉ VLASTNOVTI POLOVODIČŮ DOPOVÁNÍ POLOVODIČŮ P-N PŘECHOD V ROVNOVÁZE NEROVNOVÁŽNÝ P-N PŘECHOD I-V CHARAKTERISTIKA

6. I-V charakteristika V propistném směru se zvýši koncentrace minoritních nosičů na hranici prostorového náboje: Δn, Δp > 0 Proud přes p-n přechod zajišťuje difuze nekompenzovaných minoritních nosičů. fotodioda

P-N přechod pro nanofotoniku LED Laser

KONEC