Föreläsning 4 pn-övergången

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Föreläsning 4 pn-övergången"

Hanna Lundqvist
för 7 år sedan
Visningar:

1 Förläsig 4 p-övrgåg p-övrgåg Gomtri Bastruktur Ibygg späig och lktriskt fält Förläsig 4, Kompotfysik

2 Kompotfysik - Kursövrsikt Bipolära Trasistorr Optokompotr p-övrgåg: strömmar och kapacitasr Mi: Flash, RM MOSFET: strömmar MOSFET: laigar p-övrgåg: Ibygg späig och rymlaigsområ opig: -och p-typ matrial Laigsbärar: Elktror, hål och frmiivår Halvlarfysik: bastruktur och bagap Ellära: lktriska fält, pottialr och strömmar Förläsig 4, Kompotfysik

3 - typ P - typ E Elktror E Elktror E c E c E g Joisra oator-atomr Positivt laa! E g Joisra accptor atomr gativt laa! Hål Hål koctratio av oatorr 0 koctratio av lktror Elktrora är rörliga och gativa oatoratomra sittr fast och är positivt laa koctratio av oatorr p p0 koctratio av lktror Hål är rörliga och positiva ccptoratomra sittr fast och är gativt laa Förläsig 4, Kompotfysik

4 Mr om Frmi-Ergi, E F J J EF x EF 0 0 x rift+iffusiosström: Grait av E F Ig ström (jämvikt): E F är kostat P E C E F -U E F kostat:,p-sia bhövr ära si pottilla rgi! E F Förläsig 4, Kompotfysik

5 Rkombiatio p i Trmisk Jämvikt Om p > i 2: lktror ka rkombira m hål för att miska övrskottt! 0 = + 0 < + E C Tr lktror rkombirar: Kvar blir 3 positivt laa oatoratomr! p > p Förläsig 4, Kompotfysik

6 Varför p-övrgåg? ags förläsig: Var aväs p-övrgåg? Ibygg pottialskilla Utarmigsområ Ibyggt lktriskt fält Formlr för tr paramtrar som karaktrisrar p-övrgåg: Ibyggt pottialskilla. Ibyggt lktriskt fält. Utarmigs (rymlaigs) läg Förläsig 4, Kompotfysik

7 Varför p-övrgåg? -typ io Lysio Solcll P-typ Emittr P BJT Bas -typ P -typ Kollktor MOSFET FET Sourc -typ Gat P-typ Substrat rai -typ Förläsig 4, Kompotfysik

8 Mkaisk alogi - iffusiosströmmar i halvlar Vatthöj, E F Höjskilla pottill rgi iffusiosström tt flö av vatt frå västr högr. Höjskilla styr flöt Förläsig 4, Kompotfysik

9 E P-övrgåg - bastruktur J x E c + Positiv oator atom - gativ ccptor atom -typ Fria lktror Fria Hål P-typ Stor iffusiosström Igt -fält ig riftström E c I ε U t ( x) x Förläsig 4, Kompotfysik

10 1 miuts övig : laigsförlig? ( x) ( x) ( x) p( x) Vilk total laigsförlig är korrkt?, B llr C? ( x) -typ x=0 P-typ B C (x) (x) (x) p p x p x p x Förläsig 4, Kompotfysik

11 E P-övrgåg - bastruktur + Positiv oator atom - gativ ccptor atom Fria lktror Fria Hål E c -typ P-typ E c I ε U t ( x) x Förläsig 4 Kompotfysik

12 E P-övrgåg - bastruktur E c + Positiv oator atom - gativ ccptor atom -typ Fria lktror Fria Hål P-typ E c tot Förläsig 4, Kompotfysik

13 Ibygg Pottial, Ibygg Späig E P tot E c E c qu bi E F qu bi E Fp Rymlaigs områ U bi E F E Fp U bi U T l i l i Pottialbarriär för lktror och hål! Förläsig 4, Kompotfysik

14 io - likriktig P J ε kt x I V I = I 0 (xp(v a /V T )-1) Förläsig 4, Kompotfysik

15 io - framspäig P J ε kt x I E pot =-U a U a V U a I = I 0 (xp(v a /V T )-1) - U a Förläsig 4, Kompotfysik

16 io - backspäig P J ε kt x I U a E pot =-U a V -U a I 0 + U a Förläsig 4, Kompotfysik

17 tot, p och max Vi bhövr kua räka ut:, p, tot : bskrivr lvis ios kapacitas. Gr hur stor volym som solcll ka absorbra ljus tot p Maximala lktriska fältstyrka : Gombrottsspäig Iirkt Solcllr, fotoio x=- x=0 X= p Förläsig 4, Kompotfysik 2013

18 tot, p och max tot ( x) ε r 0 ε (x) x U ( x) (x) x Laig - fält Fält - Pottial p U ( p p ) U ( ) U bi x=- (m -3 ) x=0 X= p X= p Två obkata: och p Itgrra två gågr U(X) U bi = U( p )-U( ) x=- x= Förläsig 4, Kompotfysik 2013

19 Laig Fält Pottial - Ergi (m -3 ) U(x) (V) X= p X= p U bi x=- x=- x=0 x (V/m) X= p x C x=0 x=- x= Förläsig 4, Kompotfysik

20 tot, p och max Förläsig 4, Kompotfysik ) ( ) ( p r bi p U U U U p U bi r U bi r p U bi r p tot U 0 2 p r r 0 0 ε max Maximal fältstyrka: Utarmigsområt läg:

21 Sammafattig: ya btckigar U bi : ibygg pottial, späig (V) U t : trmisk späig: kt/=25.8mv vi T=300K : utarmigsläg på -sia (m) p : utarmigsläg på p-sia (m) tot = + p : total utarmigsläg (m) max : maximal fältstyrka i p-övrgåg Förläsig 4, Kompotfysik 2013

Relevanta dokument

Föreläsning 4 pn-övergången

Föreläsning 4 pn-övergången Förläsig 4 p-övrgåg p-övrgåg Gomtri Bastruktur Ibygg späig och lktriskt fält Mark Rothko 2014-03-19 Förläsig 4, Kompotfysik 2014 1 Kompotfysik - Kursövrsikt Bipolära Trasistorr Optokompotr p-övrgåg: strömmar