Föreläsig 8 p- övergåge p- övergåg Geometri Bastruktur Ibygg späig och elektriskt fält Mark Rothko 1
- 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
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
Rekombia?o p = 2 0 0 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
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
P- övergåg? Hur ritar vi bastrukture? Ibyggt elektriskt fält Ibygg poteoal Varför likriktar e io? 6
Mekaisk alogi rif/iffusio i e halvleare iffusio rit iffusiosflöet ka miskas av eq ritflöe E pot 7
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
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
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
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
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
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=0 13 16-04- 19 Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016
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=0 16-04- 19 Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016 14
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
tot, p och max 16-04- 19 16 Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016 ( ) 2 2 0 2 ) ( ) ( p r bi p e U U U + = = U p U bi r U e + = 0 2 1 bi r p U e = + = 0 2 1 bi r p tot U e + = + = 0 2 p r r e e 0 0 max = = Maximal fältstyrka: Utarmigsområet läg:
P- övergåg! Bastruktur för e p- övergåg Ibyggt elektriskt fält Ibygg späig Varför likriktar e io? 17
io - likrik?g P J = eµ + kt e x I V I = I 0 (exp(v a /V T )- 1) 18
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
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
P- övergåg! Bastruktur för e p- övergåg Ibyggt elektriskt fält Ibygg späig Varför likriktar e io? 21
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 22 16-04- 19 Föreläsig 8, Kompoe8ysik 2016