Elektronik 2015 ESS010

Transkript

1 Elektronik 2015 ESS010 Föreläsning 16 Halvledare PN-diod: likriktare Information inför tentamen Repetition Föreläsning 16, Elektronik

2 USA Chicago Notre Dame New Orleans Tunneltransistorer & Nanoelektronik Föreläsning 11, Elektronik

3 Halvledare en snabb introduktion Föreläsning 11, Elektronik

4 Resistans på elektronnivå I Q U / R - t R 1 Q ρ 1 Q Koncentrationen av (rörliga) elektroner i ett material styr dess resistans! Föreläsning 11, Elektronik

5 Isolator Halvledare - Metall Få Elektroner Många Elektroner Isolator hög resistivitet: Få rörliga elektroner Halvledare (?) Metall låg resistivitet: Många rörliga elektroner Ett material utan bandgap 5

6 Metall Scanning Tunneling Microscope ~10 23 atomer / cm 3 ~10 24 elektroner / cm 3 Mycket elektroner leder ström bra! En (väldigt ren) kopparyta 6

7 Isolator Halvledare - Metall Kisel: 4 valenselektroner Kovalenta bindningar till 4 andra Siatomer Fyllt valensskal (8 elektroner) alla elektroner är bundna till var sin Si atom. Massa elektroner men inga kan flytta på sig! Leder inte ström! (Egentligen inte, men vill inte blanda in kvantmekanik nu ) En intrinsisk halvledare uppför sig som en isolator! 7

8 Isolator Halvledare - Metall Få Elektroner Många Elektroner Isolator hög resistivitet: Få rörliga elektroner Halvledare (?) Metall låg resistivitet: Många rörliga elektroner Ett material utan bandgap Föreläsning 11, Elektronik

9 Halvledare n-dopning Om vi ersätter några Si-atomer med exempelvis Fosfor (P). En valenselektron mer än Si! +1 Sitter inte alls fast kan åka omkring i halvledaren! Vi får några rörliga negativa elektroner och några (fast) positiv laddad joner! Koncentration av rörliga elektroner = Koncentration av fosfor-atomer i Kisel 9

10 Isolator Halvledare - Metall Få Elektroner Många Elektroner Låg dopning Hög dopning Vi kan enkelt styra halvledares resistans med dopning! Föreläsning 11, Elektronik

11 Halvledare P-dopning Om vi ersätter några Si-atomer med exempelvis bor (B). En valenselektron mindre än Si! -1 Ledig plats för elektroner att hoppa till ett hål som flyttar på sig. Hål avsaknad av en elektron: Uppför sig som en Positiv laddning Vi får rörliga hål och fasta negativt laddade joner! Koncentration av rörliga hål= Koncentration av bor-atomer i Kisel Föreläsning 11, Elektronik

12 Ledning v i

13 Ledning: n och p v - + v i i

14 Ledning pn-diod v - + i Vi kan injecera + från batteriers plus-pol Vi kan injecera - från batteriets minus-pol Leder ström från p till n!

15 Ledning pn diod v + - i 0 A KCL: Vi kan inte skapa nya laddningar inne i dioden! Leder inte ström från n- >p!! Likriktare! 15

16 Diod V - + I = I 0 e V nv T 1 V - + V T = kt q = 25 mv I 0 10fA n

17 Diod Ström-Spänning 10 Ström (ma) Spänning (V) I = I 0 Leder bara ström åt ena hållet - likriktare e V V T 1 V T = kt = 25 mv q I 0 10fA 17

18 PN-övergång: Solcell LED Laser - Fotodiod 18

19 Resistornätverk: Definition av potential, spänning och ström. Ohms lag, KCL och KVL Parallell och seriekoppling av resistanser Spänningsdelning Theveninekvivalent & Effektanpassning Norton ekvivalent Nodanalys 19

20 Tidsharmoniska spänningar jw - metoden Komplexa impedanser för R, L och C Komplex Effekt. Effektfaktor RC och RL låg/högpassfilter. Brytfrekvens. Decibel och Bodediagram 20

21 Dioder och förstärkare Ideal diod Kretsanalys för diodkretsar. Likriktare Förstärkarmodeller. Råförstärkning. In och utgångsresistans. 21

22 Tentamen Formalia: Plats MA9 A-D Tid var i tid! Hjälpmedel penna, formelsamling & snacks. Ta med er formelsamling. 22

23 Vilket kursmoment har hittils varit lättast? 1. Serie/Parallellkoppling 2. Nodanalys 3. Thevenin/Norton 4. jw-metoden / Filter 5. Dioder/Förstärkare 6. Något annat 0 A B C D E F 23

24 Vilket kursmoment har hittils varit svårast? 1. Serie/Parallellkoppling 2. Nodanalys 3. Thevenin/Norton 4. jw-metoden / Filter 5. Dioder/Förstärkare 6. Något annat A B C D E F 24 0