Ένταση Ηλεκτρικού Πεδίου υναµικό

Σχετικά έγγραφα
ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί VLSI T echnol ogy ogy and Computer A r A chitecture Lab Γ Τσ ιατ α ο τ ύχ ύ α χ ς ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 2

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1. Στοιχειακοί ηµιαγωγοί

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1

Ορθή πόλωση της επαφής p n

Ορθή πόλωση της επαφής p n

ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο :ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

Ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί. Ενδογενείς εξωγενείς ημιαγωγοί. Ενδογενείς ημιαγωγοί Πυρίτιο. Δομή ενεργειακών ζωνών

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 2 Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα 3

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εργαστήριο Φυσικής IΙ. Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου με χρήση υπολογιστή. 1. Σκοπός. 2. Σύντομο θεωρητικό μέρος

ΕΝΟΤΗΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

7.a. Οι δεσμοί στα στερεά

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

Φυσική Στερεάς Κατάστασης η ομάδα ασκήσεων Διδάσκουσα Ε. Κ. Παλούρα

12. Εάν ένα κομμάτι ημιαγωγού τύπου n και ένα κομμάτι ΟΧΙ

Θέµατα που θα καλυφθούν

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

/personalpages/papageorgas/ download/3/

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι. Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική.

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις

Περιεχόμενο της άσκησης

Ημιαγωγοί - Semiconductor

Ηλεκτρονική Φυσική (Εργαστήριο) ρ. Κ. Ι. ηµητρίου ΙΟ ΟΙ

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

Ηλεκτρονική Φυσική & Οπτικοηλεκτρονική

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Διεργασίες και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ B ΕΞΑΜΗΝΟΥ ( )

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 10: ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

Θεωρία MOS Τρανζίστορ

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

Ηλεκτρονική. Ενότητα 2: Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης (Ενότητα: Ημιαγωγοί) Ασκήσεις Ι. Ράπτης

Φαινόμενα μεταφοράς φορέων

Ηλεκτρονικά υλικά. Ηλεκτρική αγωγιµότητα στερεού είναι η ευκολία, µε την οποία άγει το ηλεκτρικό ρεύµα.

Ημιαγώγιμα και διηλεκτρικά υλικά. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο

Ηλεκτρικη αγωγιµοτητα

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο Σπουδών)

Ηλεκτρικό ρεύμα Αντίσταση - ΗΕΔ. Ηλεκτρικό ρεύμα Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αντίσταση Ειδική αντίσταση Νόμος του Ohm Γραμμικοί μή γραμμικοί αγωγοί

Περιεχόμενο της άσκησης

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

α. 16 m/s 2 β. 8 m/s 2 γ. 4 m/s 2 δ. 2 m/s 2

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

6η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς σε κύκλωµα RLC

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Θεωρία Μοριακών Τροχιακών (ΜΟ)

Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 2016

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Ηλεκτροστατικέςδυνάµεις καιηλεκτρικόπεδίο. Κυριάκος Κουγιουµτζόπουλος 1

Δομή ενεργειακών ζωνών

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

Θεωρητικό Μέρος Η ίοδος

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος

Βιοµηχανικά Ηλεκτρονικά (Industrial Electronics) Κ.Ι.Κυριακόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

5. Ημιαγωγοί και επαφή Ρ-Ν

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 9: ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ & ΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Εξεταστέα Ύλη στη Φυσική Γ Γυμνασίου

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Υ53 Τεχνολογία Κατασκευής Μικροηλεκτρονικών Κυκλωμάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική (ΕΤΥ-482) 1 Η ΙΟ ΟΣ ΕΠΑΦΗΣ

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ):

Κεφάλαιο Η5. Ρεύμα και αντίσταση

1. Ρεύμα επιπρόσθετα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΗΜΙΑΓΩΓΙΚΗ ΙΟ ΟΣ 1

ΑΣΚΗΣΗ 7 Μέτρηση ωμικής αντίστασης και χαρακτηριστικής καμπύλης διόδου

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

Κεφάλαιο 21 Ηλεκτρικά Φορτία και Ηλεκτρικά Πεδία. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1

Σύµφωνα µε την προσέγγιση << Ιδεατού Κρυστάλλου>> για κράµατα έχουµε:

Τρανζίστορ FET Επαφής

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ- ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΕΝΟΤΗΤΑ ΙΙΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

Transcript:

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί ΗµιαγωγοίΓ. Τσιατούχας ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί

Ένταση Ηλεκτρικού Πεδίου υναµικό Q 0 F q F F qe Q q 4πε( ΕΗΠ (Ε) η δύναµη που ασκείται στη µονάδα θετικού φορτίου υναµικό () µεταξύ δύο σηµείων Α ( 0 ) και Β () το έργο που καταναλώνεται όταν η µονάδα θετικού φορτίου κινείται από το Α στο Β E d (3) υναµική Ενέργεια: U q. 0 () 0 (e) ) (4) () Ηµιαγωγοί 3 Φράγµα υναµικού d + - d Ενέργεια q d Α 0 d W Β - d W Κινητική Ενέργεια mu0 U + mu σταθ. - - υναµική Ενέργεια U d Συνολική Ενέργεια W Ηµιαγωγοί 4

Ενεργειακές Ζώνες Ενέργεια Ελεύθερα Ηλεκτρόνια έσµια Ηλεκτρόνια Πηγάδι υναµικού Εκφυλισµός Si 4 Si Πυρήνας E G Κενή Ζώνη Αγωγιµότητας Απαγορευµένη Ζώνη Πλήρης Ζώνη Σθένους Ηµιαγωγοί 5 Μονωτές Ηµιαγωγοί - Μέταλλα E G ΜΟΝΩΤΕΣ Ζώνη ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ Ελεύθερα ΜΕΤΑΛΛΑ Αγωγιµότητας Ηλεκτρόνια Απαγορευµένη Ζώνη E G Ζώνη Αγωγιµότητας Ζώνη Σθένους Οπές Ζώνη Σθένους Ελεύθερο Ηλεκτρόνιο Si Οπή Οµοιοπολικός εσµός Ηµιαγωγοί 6 3

Κρυσταλλική οµή Πυριτίου Ηµιαγωγοί 7 Α Μέταλλα - Πυκνότητα Ρεύµατος E #e - N Πυκνότητα Ρεύµατος: (Ολίσθησης) όπου: Ταχύτητα Μετατόπισης: Το ρεύµα των e θα είναι: N A qn I qnu u µe µ ευκινησία e I qnu J qu A A ησυγκέντρωση e Ηµιαγωγοί 8 (5) (6) (7) (8) 4

Μέταλλα - Αγωγιµότητα R Έτσι: όπου: J qu qµ E σe σ qµ I JA σea σa ρ A () ηαγωγιµότητα του υλικού (3) όπου: σa όπου: ρ σ R ( 3) E (9) (0) () Νόµος Ohm ηειδική αντίσταση Ηµιαγωγοί 9 Αγωγιµότητα Καθαρών Ηµιαγωγών Θερµική Ισορροπία συγκέντρωση ελεύθερων ηλεκτρονίων () συγκέντωση οπών () όπου: J q(µ + µ )E σe (4) σ q(µ + µ ) η αγωγιµότητα του ηµιαγωγού (5) ( i µ i (3) όπου i η φυσική συγκέντρωση Υπό την παρουσία πεδίου Ε, η πυκνότητα ρεύµατος ολίσθησης είναι: 3) σ q ( µ + ) (6) Ηµιαγωγοί 0 5

Νοθευµένοι Ηµιαγωγοί Ελεύθερο Ηλεκτρόνιο As +5 Ηµιαγωγοί τύπου ότες ή προσµίξεις τύπου : είναι οι προσµίξεις που δίνουν ηλεκτρόνια Si Ηµιαγωγοί τύπου Ηλεκτρικά Ουδέτεροι Ηµιαγωγοί έκτες ή προσµίξεις τύπου : είναι οι προσµίξεις που δίνουν οπές Οπή Si B +3 Ηµιαγωγοί Σε θερµική ισορροπία ισχύει: Νόµος Μαζών i (7) Ονόµος ισχύει είτε ο ηµιαγωγός είναι νοθευµένος είτε όχι. Έστω Ν D η συγκέντρωση δοτών και Ν Α η συγκέντρωση δεκτών σε κρύσταλλο ηµιαγωγού. Για να διατηρηθεί αυτός ηλεκτρικά ουδέτερος θα πρέπει να ισχύει: ND + NA + Εάν Ν Α 0, τότε επειδή Ν D >> N D : (7) Νόµος Μαζών N i D Παρόµοια αν Ν D 0 i (8) N Ηµιαγωγοί A 6

Ιδιότητες Ηµιαγωγών Σε φυσικό ηµιαγωγό θερµοκρασίας ζευγών οπών/ηλεκτρονίων i A 0 3 e E k G 0 (9) E G0 το ενεργειακό χάσµα Σε φυσικό ηµιαγωγό θερµοκρασίας κινητικότητας µ της αγωγιµότητας σ ( ζευγών -) Σε νοθευµένο ηµιαγωγό θερµοκρασίας αγωγιµότητας σ Ηµιαγωγοί 3 (0) 0 () ιάχυση Ρεύµα ιάχυσης Βαθµωτός Ηµιαγωγός J D Πυκνότητα Ρεύµατος ιάχυσης: J qd d d (0) D Παρόµοια για την περίπτωση d ( J D qd βαθµίδας συγκέντρωσης ηλεκτρονίων d ) όπου D, η σταθερά διάχυσης D µ D µ k q Εξίσωση Eistei () όπου το θερµικό δυναµικό ( Si: : 0.059 ) Ηµιαγωγοί 4 7

Συνολικό Ρεύµα (0) E () Βαθµωτός Ηµιαγωγός Αν στον ηµιαγωγό υπάρχει ταυτόχρονα εκτός από τη βαθµίδα συγκέντρωσης και µια βαθµίδα δυναµικού (ηλεκτρικό πεδίο έντασης Ε), τότε το συνολικό ρεύµα οπών θα είναι το άθροισµα του ρεύµατος µετατόπισης (ολίσθησης) και του ρεύµατος διάχυσης. 0 J Συνολική Πυκνότητα Ρεύµατος Οπών d d J F + J D qµ E qd () Παρόµοια για τα ηλεκτρόνια: d J J F + J D qµ E + qd (3) d Συνολική Πυκνότητα Ρεύµατος Ηλεκτρονίων Ηµιαγωγοί 5 Βαθµωτοί Ηµιαγωγοί (Ι) (0) Ε () Βαθµωτός Ηµιαγωγός Σε θερµική ισορροπία και χωρίς την έγχυση εξωτερικών φορέων δεν µπορεί να σταθερή κίνηση φορτίων. Συνεπώς πρέπει να υπάρχει ένα Ηλεκτρικό Πεδίο (Ε), ως αποτέλεσµα της µη οµοιογενούς νόθευσης, το οποίο δηµιουργεί ένα ρεύµα ίσο και αντίθετο προς το ρεύµα διάχυσης. 0 Ησυνολική Πυκνότητα Ρεύµατος θα είναι: J d JF + J D qµ E qd (4) d Στη θερµική ισορροπία J όπου Ε το εσωτερικό πεδίο 0 Ηµιαγωγοί 6 8

Βαθµωτοί Ηµιαγωγοί (ΙΙ) (3),(5) d Σε θερµική ισορροπία J 0 άρα: ( ),(4) E d d (5) d d l (6) d Ηµιαγωγοί 7 Βαθµωτοί Ηµιαγωγοί (ΙΙΙ) ( 6) e (7) Εξίσωση Boltzma για οπές παρόµοια για ηλεκτρόνια: e (8) Εξίσωση Boltzma για ηλεκτρόνια Νόµος Μαζών Βαθµωτών Ηµιαγωγών Ηµιαγωγοί 8 9

Επαφή Βαθµίδας Βήµατος Τύπου Ν Α Επαφή Ν D Τύπου 0 l 0 N A (8) N i D 0 l NA N i D (9) υναµικό Επαφής Ηµιαγωγοί 9 0