Föreläsning 8 pn- övergången

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Föreläsning 8 pn- övergången"

Lena Lundgren
för 5 år sedan
Visningar:

1 Föreläsig 8 p- övergåge p- övergåg Geometri Bastruktur Ibygg späig och elektriskt fält Mark Rothko 1

2 - typ P - typ E Elektroer E Elektroer E c E c E g Joiserae oator- atomer Posi%vt laae! E g Joiserae acceptor atomer ega%vt laae! Hål Hål kocetraoo av oatorer 0 kocetraoo av elektroer Elektroera är rörliga och egaova oatoratomera siqer fast och är posiovt laae kocetraoo av oatorer p p0 kocetraoo av elektroer Håle är rörliga och posiova cceptoratomera siqer fast och är egaovt laae 2

3 Mer om Fermi- Eergi, E F J J EF = e x EF = 0 = 0 x µ rit+iffusiosström: Graiet av E F Ige ström (jämvikt): E F är kostat P E C E F - eδu E F kostat:,p- sia behöver ära si poteoella eergi! E F 3

4 Rekombia?o p = i Termisk Jämvikt Om p > i 2: elektroer ka rekombiera me hål för aq miska överskoqet! 0 = + 0 < + E C Tre elektroer rekombierar: Kvar blir 3 posiovt laae oator- atomer! p > p 0 4

5 Varför p- övergåg? - typ io Lysio Solcell P- typ EmiQer P BJT Bas - typ P - typ Kollektor MOSFET FET Source - typ Gate P- typ rai - typ Substrat 5

6 P- övergåg? Hur ritar vi bastrukture? Ibyggt elektriskt fält Ibygg poteoal Varför likriktar e io? 6

7 Mekaisk alogi rif/iffusio i e halvleare iffusio rit iffusiosflöet ka miskas av eq ritflöe E pot 7

8 E P- övergåg - bastruktur J x E c + Posi?v oator atom - ega?v cceptor atom - typ Fria elektroer Fria Hål P- typ Stor iffusiosström Iget - fält ige ritström E c I = eµ + U t ( x) x 8

9 2 miuters övig : laigsförelig? ζ ( x) e = ( x) ( x) + p( x) Vilke total laigsförelig är korrekt?, B eller C? ( x) - typ x=0 P- typ B C ζ(x) ζ(x) e e ζ(x) p e p x p x p x - e - e - e 9

10 E P- övergåg - bastruktur E c + Posi?v oator atom - ega?v cceptor atom - typ Fria elektroer Fria Hål P- typ E c I = eµ + U t ( x) x 10

11 E P- övergåg - bastruktur E c + Posi?v oator atom - ega?v cceptor atom - typ Fria elektroer Fria Hål P- typ E c tot 11

12 Ibygg Pote?al, Ibygg Späig E P tot E c E c qu bi E F qu bi E Fp Rymlaigs områe eu bi = E E U = U l + l F Fp bi T i i Pote%albarriär för elektroer och hål! 12

13 tot, p och max tot ζ ( x) r 0 = (x) x U ( x) (x) = x Laig - fält Fält - Pote%al p U ( p = p ) U ( ) = U bi x=- ζ (m - 3 ) x=0 X= p X= p Två obekata: och p Itegrera två gåger! U(X) U bi = U( p )- U( ) x=- x= Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016

14 Laig Fält PoteOal - Eergi ζ (m - 3 ) U(x) (V) X= p X= p U bi x=- x=- (V/m) x=0 x X= p x + C x=0 x=- x= Föreläsig 8, Kompoe8ysik

15 tot, p och max Vi behöver kua räka ut:, p, tot : beskriver elvis ioes kapacitas. Ger hur stor volym som e solcell ka absorbera ljus tot p Maximala elektriska fältstyrka : GeombroQsspäig Iirekt Solceller, fotoio x=- x=0 X= p 15

16 tot, p och max Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016 ( ) ) ( ) ( p r bi p e U U U + = = U p U bi r U e + = bi r p U e = + = bi r p tot U e + = + = 0 2 p r r e e 0 0 max = = Maximal fältstyrka: Utarmigsområet läg:

17 P- övergåg! Bastruktur för e p- övergåg Ibyggt elektriskt fält Ibygg späig Varför likriktar e io? 17

18 io - likrik?g P J = eµ + kt e x I V I = I 0 (exp(v a /V T )- 1) 18

19 io framspäig miskar - fältet P J = eµ + kt e x I ΔE pot =- eu a eu a V U a I = I 0 (exp(v a /V T )- 1) - U a + 19

20 io backspäig ökar - fältet P J = eµ + kt e x I eu a ΔE pot =- eu a V - U a I 0 + U a - 20

21 P- övergåg! Bastruktur för e p- övergåg Ibyggt elektriskt fält Ibygg späig Varför likriktar e io? 21

22 SammafaQig: ya beteckigar U bi : ibygg poteoal, späig (V) U t : termisk späig: kt/e=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- övergåge Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016

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