Föreläsning 3 Extrinsiska Halvledare

Relevanta dokument
Föreläsning 3 Extrinsiska Halvledare

Föreläsning 10 (MOS)-Fälteffekttransistor I

E F. pn-övergång. Ferminivåns temperaturberoende i n-dopade halvledare. egen ledning. störledning

Föreläsning 5 pn-övergången II: Spänning&ström

Föreläsning 8 pn- övergången

Föreläsning 2 - Halvledare

Föreläsning 2 - Halvledare

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Formelsamling för komponentfysik. eller I = G U = σ A U L Småsignalresistans: R = du di. där: σ = 1 ρ ; = N D + p n 0

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar

Formelsamling för komponentfysik

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Pla$kondensator - Fälteffekt

Föreläsning G04: Surveymetodik

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

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Atomen. Introduktion till optronik. Atomens bindningsenergi. Energinivådiagram. Atomär övergång. Vågfunktioner

Föreläsning 4 pn-övergången

Föreläsning 4 pn-övergången

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

Genomsnittligt sökdjup i binära sökträd

Lektion 3 Kärnan Bindningsenergi och massdefekt

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK Datum: 13 mars 08

Linjär Algebra (lp 1, 2016) Lösningar till skrivuppgiften Julia Brandes

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

Med ett materials elektriska egenskaper förstår man helt allmänt dess ledningsförmåga, konduktans, och resistans Ohms lag:

Allmänt Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur. l A Allmänt. 8.1.

Materialfysik Ht Materials elektriska egenskaper 8.1 Bandstruktur

Elektromagnetisk strålning. Spektrofotometri. Absorbans / Emission. Elektromagnetiskt spektrum

RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I. Del 2 Röntgenrörets uppbyggnad. Lena Jönsson Medicinsk strålningsfysik Lunds universitet

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Varför Komponentfysik? Hålltider --- Ellära, Elektriska fält och potentialer

b 1 och har för olika värden på den reella konstanten a.

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR

Lösningar Tenta

SANNOLIKHETER. Exempel. ( Tärningskast) Vi har sex möjliga utfall 1, 2, 3, 4, 5 och 6. Därför är utfallsrummet Ω = {1, 2, 3, 4, 5,6}.

1. (a) (1 poäng) Rita i figuren en translationsvektor T som överför mönstret på sig själv.

Funktionsteori Datorlaboration 1

Sannolikheten. met. A 3 = {2, 4, 6 }, 1 av 11

Tentamenskrivning, , kl SF1625, Envariabelanalys för CINTE1(IT) och CMIEL1(ME ) (7,5hp)

x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 HL Z x x x

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

Jag läser kursen på. Halvfart Helfart

Matematisk statistik

Övningstentamen i MA2018 Tillämpad Matematik III-Statistik, 7.5hp

Föreläsning G70 Statistik A

Utredande uppgifter. 2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de tre fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

Kontrollskrivning 3 i SF1676, Differentialekvationer med tillämpningar. Tisdag kl 8:15-10

Tentamen i komponentfysik

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Tommy Färnqvist, IDA, Linköpings universitet

ENDIMENSIONELL ANALYS B1 FÖRELÄSNING VI. Föreläsning VI. Mikael P. Sundqvist

. Mängden av alla möjliga tillstånd E k kallas tillståndsrummet.

Matematisk statistik TMS063 Tentamen

Z-Testet. Idè. Repetition normalfördelning. rdelning. Testvariabel z

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 26, 9/2 2011: y + ay + by = h(x)

Tidtabell. 208/209 Skellefteå - Skelleftehamn Sommar, från och med 16/6 till och med 17/ Tel.

Minsta kvadrat-metoden, MK. Maximum likelihood-metoden, ML. Medelfel. E(X i ) = µ i (θ) MK-skattningen av θ fås genom att minimera

Statistisk analys. Vilka slutsatser kan dras om populationen med resultatet i stickprovet som grund? Hur säkra uttalande kan göras om resultatet?

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Plan rörelse, kinematik och kinetik

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

Föreläsning 6: Opto-komponenter

LÖSNINGAR TILL. Räkningar: (z i z) 2 = , Δ = z = 1 n. n 1. Konfidensintervall:

Digital signalbehandling Alternativa sätt att se på faltning

(a) om vi kan välja helt fritt? (b) om vi vill ha minst en fisk av varje art? (c) om vi vill ha precis 3 olika arter?

Föreläsning G70, 732G01 Statistik A. Föreläsningsunderlagen är baserade på underlag skrivna av Karl Wahlin

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Tentamen SF1633, Differentialekvationer I, den 22 oktober 2018 kl

Övningsuppgifter i Elektronik

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK

TENTAMEN Datum: 16 okt 09

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Torsdag 16 oktober: Klassisk fysik- Modern Fysik -Teknologi (Arne)

Grundläggande matematisk statistik

1. Hur gammalt är ditt barn?

θx θ 1 om 0 x 1 f(x) = 0 annars

Multiplikationsprincipen

Fyra typer av förstärkare

Betygsgränser: För (betyg Fx).

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen i Matematisk statistik för V2 den 28 maj 2010

Kap. 1. Gaser Ideala gaser. Ideal gas: För en ideal gas gäller: Allmänna gaslagen. kraft yta

TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF1004 TEN kl

Tentamen i Statistik STG A01 (12 hp) 5 mars 2010, kl

Tentamen i matematisk statistik, Statistisk Kvalitetsstyrning, MSN320/TMS070 Lördag , klockan Lärare: Jan Rohlén

Studentens personnummer: Giltig legitimation/pass är obligatoriskt att ha med sig. Tentamensvakt kontrollerar detta.

1. (a) Eftersom X och Y har samma fördelning så har de även samma väntevärde och standardavvikelse. E(X 2 ) = k

Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal?

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

Tentamen i Sannolikhetsteori III 13 januari 2000

MA2018 Tillämpad Matematik III-Statistik, 7.5hp,

Duo HOME Duo OFFICE. Programmerings manual SE

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Föreläsning F3 Patrik Eriksson 2000

Transkript:

Föreläsig 3 xtrisiska Halvledare ergibad Drift/Diffusio Doig xtrisisk halvledare ffekt av temeratur Fermi-ivå 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 013 1

Komoetfysik - Kursöversikt Biolära Trasistorer Otokomoeter -övergåg: strömmar och kaacitaser Mie: Flash, DRAM MOSFT: strömmar MOSFT: laddigar -övergåg: Ibyggd säig och rymdladdigsområde Doig: -och -ty material Laddigsbärare: lektroer, hål och fermiivåer Halvledarfysik: badstruktur och badga llära: elektriska fält, otetialer och strömmar 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011

ergi (ev) ergibad kietisk och otetiell eergi Ledigsbad ki mev Potetiell ergi ki ot c g Badga ot v ki Valesbad ki mhv 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 3 x

z U(x) ergibad Potetial lektriska Fält Relatio mella elektrisk otetial och otetiell eergi: ot x eu x e c ++++++ ++++++ ++++++ ++++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -eu(x) v dx dx x 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 4

Driftström i e halvledare ohms lag J J J J q ε Hålströmtäthet (A/m ) q ε J lektroströmtäthet (A/m ) Strömtäthet (A/m ) e I : elektrokocetratio (m -3 ) µ : elektromobilitet (m /Vs) : hålkocetratio (m -3 ) µ : hålmobilitet (m /Vs) +U e 1 e Både elektroer och hål bidrager till koduktivitete! C V 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 5

miuters övig Hur ädras resistase för e itrisisk kisel-resistor är temerature ökar? i c v g ex kt 1 e 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 6

Resistivitet Ökade T Itrisiskt Kisel! i =10 16 m -3 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 7

Itrisisk / xtrisisk halvledare Itrisisk (helt re) halvledare: == i Sätter de lägsta (teoretiska) laddigskocetratioe Termistor. R(T) Aars ite så avädbart.. xtrisisk halvledare: Vi vill sätta e viss bestämd eller Helst oberoede av temeratur Görs geom doig Halvledare har seda >> : kallas -ty >> : kallas P-ty Sätter i raktike ästa alltid resitvititete! 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 8

Doig med doatoratomer: -ty c +1 v III IV V x P atom 5 valeselektroer B Al C Si P xtra elektro till ledigsbadet (rörlig) Joiserad atom ositivt laddad (sitter fast) Ga I Ge S As Sb 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 9

Doig med accetoratomer -ty c -1 v III IV V x Al atom 3 valeselektroer extra elektro egativt laddad atom xtra hål till valesbadet (rörlig) Joiserad atom egativt laddad (sitter fast) B Al Ga I C Si Ge S P As Sb 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 10

Beteckigar doig: D : atal doator-atomer (m -3 ) Varje doatoratom skaar e fri elektro () Lämar e fast ositivt laddad jo ( D+ ) A : atal accetor-atomer (m -3 ) Varje accetor-atom skaar ett fritt hål () Lämar e egativt fast laddad jo ( A- ) Doar ma samtidigt med A och D : effektiv doig eff = D - A 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 11

1 miuts övig As Ga P Vilke ty av material blir de olika områdera? -ty eller P-ty? III IV V Si doat med As Si doat med Ga Si doat med P B Al C Si P Itrisiskt Si Ga I Ge S As Sb 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 1

Massverkas Lag c v F ex( kt v ex( kt c F ) ) i c v ex kt g Massverkas lag: i Oavsett vilke doig! Gäller strikt för e halvledare i termisk jämvikt: Ige belysig, termiska gradieter eller ålagda säigar. 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 13

Majoritet/mioritetsladdigsbärare I termisk jämvikt: Fler elektroer färre hål Fler hål färre elektroer Massverkas lag: i i c v ex( F ex( kt kt v c F ) ) -ty: Fler elektroer är hål P-ty: Fler elektroer är hål Majoritetsladdigsbärare 0 0 Jämvikt Mioritetsladdigsbärare 0 0 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 14

Atal fria elektroer / hål D : atal doator-atomer (m -3 ) A : atal doator-atomer (m -3 ) o D 4 D i D o A 4 A i A Om D >> i (10x eller mer) Om A >> i (10x eller mer) Majoritet: o = D Mioritet: o = i / D << 0 o = A o = i / A << 0 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 15

xtrisisk Halvledare styrs geom doig Itrisisk halvledare == i Ädras med temerature xtrisisk Halvledare -ty 0 >> 0 xtrisisk Halvledare P-ty 0 >> 0 C C C F F F V V V 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 16

xtrisisk halvledare: -ty material g Fria laddigsbärare lektroer c Joiserade doator-atomer Positivt laddade! -ty material: 0 = D + 0 0 0 = i v y Hål x lektro egativt laddad Hål ositivt laddad Doatoratom ositivt laddad 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 013 17

Temeraturberoede av, 10 d =10 0 m -3 10 (m -3 ) 10 0 D 0 (m -3 ) 10 0 0 d =10 0 m -3 10 18 i 10 18 i 0 0 10 16 1 3 4 5 1/T (K -1 ) x 10-3 10 16 00 400 600 800 1000 Temerature (K) o Ökade temeratur D 4 D i komoet fugerar bara som täkt så läge D >> i Ger begräsig för de högsta oeratiostemerature! 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 013 18

Högre T Dyrare, Svårare Högtemeraturelektroik svårt med Si Kisel i begräsar maximala T ~ 300 C Större badga högre möjlig temeratur! Material med högre badga SiC.86 ev Ga 3.4 ev Diamat 5.5 ev 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 013 19

Doig - sammafattig I kurse kommer i rici alltid att ha D, A >> i Vi ka då väldigt ekelt räka ut atalet elektroer / hål! -ty: P-ty: 0 = D 0 = i / D 0 = A 0 = i / A 0 >> 0 0 >> 0 Alla eheter här är kocetratioer (m -3 ) i är e temeraturberoede materialarameter! 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 013 0

Fermiivå för e extrisisk halvledare F F V V g g ktl ktl D i i A -ty: D >> i -ty: A >> i c v F ex( kt v ex( kt c F ) ) c F -ty -ty -ty c c v v v x x x 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 1

Fermi-ivå vid termisk jämvikt Termisk jämvikt: Iga ålagda säigar Ige belysig Kostat temeratur d F dx 0 F kostat! -ty P-ty -ty x Olika doigar de olika segmete måste få olika otetiell eergi! 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011

Sammafattig : ya beteckigar µ hålmobilitet (m /Vs) 0 : koc. fria elektroer i ett -ty material (m-3) 0 : koc. fria hål i ett -ty material (m-3) 0 : koc. fria hål i ett -ty material (m-3) 0 : koc. fria elektroer i ett -ty material (m-3) D : koc. doator-atomer (m -3 ) A : koc. accetor-atomer (m -3 ) 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 01 3

Oeratiostemeratur 013-03-13 Föreläsig 3, Komoetfysik 011 4