Přednáška č 1: Dioda Nanofotonika a Nanoelektronika (SLO/BNNE) Jan Soubusta 2018 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* Jaká jsou vlastní čísla elektronu / díry?
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
Difuzní potenciál šířka oblasti prostorového náboje difuze drift vlivem elektrického pole Pro odvození budeme potřebovat Einsteinův vztah: V oblasti prostorového náboje (ochuzená vrstva) vzniká vnitřní elektrické pole (difuzní potenciál).
Termodynamická rovnováha Bez vnějšího pole je v rovnováze drift a difuze 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
V > 0 závěrný směr, rozšíření w V < 0 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 propustném 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