Förläsig 5 -övrgåg : Säig&ström Laddigar vid jämvikt Yttr ålagd säig Laddigar md ålagd säig Diffusiosströmmar Kort diod 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 1
Komotfysik - Kursövrsikt Biolära Trasistorr -övrgåg: kaacitasr Otokomotr -övrgåg: strömmar Mi: Flash, DRAM MOSFET: strömmar MOSFET: laddigar -övrgåg: byggd säig och rymdladdigsområd Doig: -och -ty matrial Laddigsbärar: Elktror, hål och frmiivår Halvldarfysik: badstruktur och badga Ellära: lktriska fält, ottialr och strömmar 2013-04-11 Förläsig 4, Komotfysik 2013 2
-diod: jämvikt E P bi E C bi byggd Säig (built i ottial) l A VT 2 i D E F E V d 1 2 r 0 D D D A A bi -d d 1 2 r 0 A D D A A bi x=0 d x ε max r 0 d D r 0 d A 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 3
Rkombiatio - Rkombiatio skr it omdlbart. E lktro (hål) har livstid t ia d ka rkombira. E lktro hir röra sig: L ~ v l t Kort halvldar: W << L W Låg halvldar: W >> L W E C E C Rkombiatio Oviktigt! Rkombiatio! E v E v 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 4
-diod: Frå lktroik 5 Currt (ma) 4 3 2 P + - d a T 1 0 1 0-5 -4-3 -2-1 0 1 2 Voltag (V) 0 ~ 10-14 A a ålagd säig T trmisk säig = kt/ idalittsfaktor (1<<2) Varför da fuktio? Vad styr storlk å 0? Vad gr storlk å? 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 5
Frmiivår ålagd säig bi P E F + a Pålaggd yttr säig kvasifrmiivår bi - a För lktror: E F (-sida + RLO) För hål: E F (-sida + RLO) E F a Sarrad md a E F bi miskar md a (d ) hur måga lktror? 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 6
-diod: laddigar 0 E P 0 E C Fria lktror 0 jämvikt E F E V -sida - majoritt Fria lktror 0 0 C V E F E V E kt c E kt ( x) F ( x) -d 0 0 x=0 d x 0 jämvikt P-sida - mioritt 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 7
Framsäig: a ositiv Stor Ström E F -E c E F-E c E F E F V a E F C E E kt F c -d d (d ) >> 0 (-d ) >> 0 E V E kt F Atalt lktror / hål vid d,-d ökar jämfört md jämvikt V 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 8
Backsäig: a gatitv Lit Ström E F -E c E F -V a E F E F C V E E kt F c EV E kt F (d ) 0 (-d ) 0 Atalt lktror / hål vid d,-d miskar jämfört md jämvikt 2013-04-11 Förläsig 4, Komotfysik 2013 9
Laddigar vid ålägd säig d = i 2 A x a T E F -E c Atalt lktror ökar xotillt md a vid d! E F V a -d d = i 2 d T 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2012 10 D x a Atalt hålökar xotillt md a vid -d!
Elktro koc. (m -3 ) 2 miutrs övig - Elktrokoctratio udr diffusio Elktror diffudrar frå d till W hur måst (x) s ut om rkombiatio ka försummas? 0 d A T d( x) dx W 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 11
Diffusiosströmmar E F V a -V a E F -d d 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 12
Strömmar i halvldar A A ( x) Drift ε ( x) kt d( x) ( x) A( ) dx kt d( x) ( x) A( ) dx ε Diffusio Elktriska fältt (x) 0 i d utrala områdra! Elktrora diffudrar frå d till W vi ka klt bräka hur stor strömm är! 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2012 13
Kort diod >> 0 0 0 d=(d )- 0 0 >> 0 0 E C W P + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - W W P E V W Diffusiosströmar: d( x) A T dx d( x) A T dx 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2011 14
(m -3 ) Kort diod - ström >> 0 0 0 ( d ) 0 a t W P E C 0 E V d W W Diffusiosströmar: A T d( x) dx 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 15
Kort diod - strömmar 2013-04-11 16 Förläsig 5, Komotfysik 2013 1 2 t a P A i t W A 1 2 t a D i t W A 1 1 0 2 t a t a D A i t W W A Diffusio av lktror Frå sida till P-sida Diffusio av hål Frå P sida till -sida -5-4 -3-2 -1 0 1 2 0 1 2 3 4 5 Voltag (V) Currt (ma) Läckström: 0 Tyiska värd å A, W,W och doigar: lagom stor ström vid V a ~ 0.7-0.8 V för Si-diod.
Otokomotr Partytrick 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 17
Sammafattig ya btckigar E f : Kvasi-frmiivå för lktror (V) E f : Kvasi-frmiivi för hål (V) 0 : läckström diod (A) W, W : diods utsträckig, -sida (m) L, L : Diffusioslägd (m) : idalittsfaktor (1-2) a : Yttr ålagd säig å diod (V) 2013-04-11 Förläsig 5, Komotfysik 2013 18