Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Transkript

1 Komponen'ysik 2014 Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik dan.hessman@ftf.lth.se Tel: man 1

2 Kursöversikt 14 2 h föreläsningar 5 2 h övningar 2 labora>oner Förberedelseuppgi>er inför varje lab! Två grupper Börjar 20/4. Kommer snart mail för anmälan 2 inlämningsuppgi?er Deadlines: 7/4 och 11/5 Skri?lig tentamen 1/ Formelsamling,Beteckningslista, Räknare, TeFyMa 2

3 Kurshemsida & Kompendium Uppdateras löpande med all informaaon Kompendium av Anders Gustafsson Finns för nedladdning på hemsidan Finns så småningom ap ladda ner: Föreläsningsslides (kommer e'erhand) Kursprogram ÖvningsuppgiEer 2 InlämningsuppgiEer 2 Labhandledningar Ex- tentor med lösningar 3

4 Lokaler för labbarna Labora>oner i H 200 Dan Hessman: B109 4

5 För ak bli godkänd på kursen Beskriva grundläggande begrepp inom halvledarfysiken Förklara hur strömmar och inbyggd spänning uppkommer i en diod Förklara funkzonen hos transistorer och dioder Göra enklare beräkningar på strömmar i dioder och transistorer Förklara orsaken Zll frekvensberoendet hos en transistor 5

6 Föreläsningarnas struktur Svårigheter: Många nya begrepp Många nya beteckningar finns i beteckningslistan Många formler finns i formelsamlingen Bandstruktur, potenzal, diffusionsström, Fermienergi, dopning n, µ n, D n, D p, N D, N AB, E F, U th, kt, U bi, ev, Φ F. Hög nivå av abstrakzon RelaZvt komplexa system Kursmaterial: Lärobok Föreläsningsslides Övningar Formelsamling, Beteckningslista Föreläsningarna: Få matemazska härledningar Illustrera & förklara begrepp Ge exempel 6

7 Metall: ρ < 10-5 Ωm Isolator: ρ > 10 6 Ωm Halvledare Historisk definizon från resiszviteten ρ = 1 eµ n n Halvledare varierande ρ från olika n Total elektronkoncentrazon: m m - 3 7

8 ParZkel i en, två, tre och fyra lådor Bundna tillstånd Bundna tillstånd fi(x) -2 fi(x) x # x #10-8 Bundna tillstånd Bundna tillstånd fi(x) -2 fi(x) x # x #10-8 8

9 atomig molekyl energiband E Valenselektronerna delas mellan alla atomerna i kristallen! ~ nivåer 1 cm x nm 1 cm x,y, z 1 cm

10 Valens- och ledningsband vid T=0K E Ledningsband Valensband: Det högsta bandet som har elektroner Valensband Ledningsband: Nästa högre band Metall: Valensbandet halvfullt med elektroner Halvledare / Isolator: Valensbandet fullt med elektroner x,y, z 10

11 Metall Halvledare - Isolator Energi (ev) Ledningsband Metall Ledningsband E g Halvledare 0 < E g < 4 ev Si: E g =1.12 ev Ge: E g =0.67 ev GaN: E g =3.42 ev Ledningsband E g Ledningsband Isolator E g >4eV SiO 2 : E g =9 ev Diamant (C): E g =5.5 ev Valensband Valensband Valensband Valensband 11 x

12 Vilka material är halvledare? Valensskal plats för 8 elektroner Valensbandet fullt: varje atom känner av 8 valenselektroner IV, III- V, II- VI III B Al Ga In IV C Si Ge Sn V N P As Sb C GaP Si Ge InAs Sn (Tenn) E g 5.5 ev 2.24 ev 1.12 ev 0.67 ev 0.34 ev 0 Typ Isolator Hal vle da re Metall 12