Välkomna till kursen i elektroniska material!

Relevanta dokument
Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse

Fasta tillståndets fysik FFFF05

Föreläsning 2 - Halvledare

Föreläsning 2 - Halvledare

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

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

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

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

Lösningar Tenta

Kvantfysikaliska koncept

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

Elektronik 2018 EITA35

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Elektronik 2015 ESS010

Kvantfysikaliska koncept

Ett materials förmåga att leda elektrisk ström beror på två förutsättningar:

Vad är elektricitet?

Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI240/0601 och FFF090

Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III

Vad är elektricitet?

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

Fysik TFYA86. Föreläsning 11/11

Elektronik 2017 EITA35

Halvledare. Periodiska systemet (åtminstone den del som är viktig för en halvledarfysiker)

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

HALVLEDARE. Inledning

8-10 Sal F Generellt om kursen/utbildningen. Exempel på nanofenomen runt oss

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Kursplanen är fastställd av Naturvetenskapliga fakultetens utbildningsnämnd att gälla från och med , vårterminen 2016.

I princip gäller det att mäta ström-spänningssambandet, vilket tillsammans med kännedom om provets geometriska dimensioner ger sambandet.

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. e m Et. m dv dt = ee v(t) =v(0) 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Physics to Go! Part 1. 2:a på Android

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik Curt Nyberg, Igor Zoric

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

3.8. Halvledare. [Understanding Physics: ] Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius

Kursplanen är fastställd av Naturvetenskapliga fakultetens utbildningsnämnd att gälla från och med , vårterminen 2018.

Introduktion till halvledarteknik

Introduktion till halvledarteknik

Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner. l = v th =1/ Materialegenskaper

Kvantfysikaliska koncept

Materialfysik vt Materiens optiska egenskaper. [Callister, etc.]

Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd

Mätning av Halleffekten och elektriska ledningsförmågan som funktion av temperaturen hos halvledarna InSb / Ge.

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Introduktion till kursen. Fysik 3. Dag Hanstorp

Atomer, ledare och halvledare. Kapitel 40-41

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

Kvantfysikaliska koncept

Lecture 6 Atomer och Material

3.9. Övergångar... (forts: Halvledare i kontakt)

Elektronik EITA35: Elektronik. Erik Lind

Kursprogram för Elektronik E, ESS010, 2013/2014

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Kursprogram för Elektronik E, ESS010, 2014/2015

10.0 Grunder: upprepning av elektromagnetism

Energi- och miljöfysik, FAFA15, 9 hp.

10.0 Grunder: upprepning av elektromagnetism Materialfysik vt Materiens optiska egenskaper. Det elektromagnetiska spektret

Introduktion till halvledarteknik

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 2 Transistorn del 2

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

12. Kort om modern halvledarteknologi

12. Kort om modern halvledarteknologi

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Kursprogram för Elektronik E, ESS010, 2009/20010

TENTAMEN I FASTA TILLSTÅNDETS FYSIK F3/KF3 FFY011

TSTE24 Elektronik. TSTE24 Elektronik. Introduktion Mark Vesterbacka. Ansvarig. Websida. Material

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

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

Formelsamling för komponentfysik

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

Kursutvärdering FYTA12 VT11

Kvantfysikaliska koncept

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

Introduktion till kursen. Fysik 3. Dag Hanstorp

När man förklarar experiment för andra finns det en bra sekvens att följa:

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

Frielektron fermigas i en kristall. L z. L y L x. h 2 2m FRIELEKTRONMODELLEN

Tentamen i komponentfysik

Kursprogram för Elektronik E, ESS010, 2010/2011

Mätteknik (ESSF10) Kursansvarig: Johan Nilsson Översiktligt kursinnehåll

Halogenlampa Spektrometer Optisk fiber Laserdiod och UV- lysdiod (ficklampa)

KURSPROGRAM Inledande kemi (5)

Tekniskt basår, 60 högskolepoäng Qualifying Course, Technical Profile, One Year, 60 Credits

nmosfet och analoga kretsar

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

KURSPROGRAM Inledande kemi (5)

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må , Kent Palmkvist To ,

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Kvantfysik i praktiken lysdioder och laserdioder

Optik 2018 Laborationsinstruktioner Våglära och optik FAFF30+40

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Kvantmekanik och kemisk bindning I 1KB501

Transkript:

Välkomna till kursen i elektroniska material!

Information Innehåll: fasta tillståndets fysik med fokus på halvledarfysik. Dioder, solceller, transistorer... Lärare: Martin Leijnse (föreläsare, kursansvarig) - rum C 365C, email: martin.leijnse@ftf.lth.se Florinda Viñas (övningsledare, laborationshandledare) Martin Josefsson (laborationshandledare) Erik Mårtensson (laborationshandledare) Irene Geijselaers (laborationshandledare) Examination: skriftlig tentamen 12/3, kursens formelsamling tillåten Litteratur: kompendium Fasta tillståndets fysik, ca 150 kr på Mediatryck (pdf på hemsidan) Hemsida: kompendium, övningshäfte, formelsamling, laborationshandledningar, föreläsningsrepetitioner, uppdateras kontinuerligt (kolla nyheter) Laborationer: 1) konduktivitet och Halleffekt (4h), laborationsrapport 2) pn-övergången (3h), muntlig redovisning i små grupper - obligatoriska förberedelseuppgifter till båda laborationer! Föreläsningar: måndag och onsdag, första tre veckorna även tisdag, oftast Rydberg men ibland MA2 gemensamma med fasta tillståndets fysik, teknisk fysik (Carina Fasth) fr o m föreläsning 8 Övningar: Två tillfällen per vecka, ingen gruppindelning, även ok att gå på teknisk fysiks övningar

Information - kursplan Syfte Under kursens första del studeras, med utgångspunkt från den kvantmekanik som t.ex. behandlats i kursen Kvantfenomen och nanoteknologi, fasta material och då särskilt deras elektriska egenskaper. Därefter studeras enklare elektroniska komponenter som pn-övergången och kortfattat även transistorer. Därmed knyter kursen direkt an till de tillämpningar som behandlas i den senare följande kursen i Ellära och elektronik. Dessutom diskuteras översiktligt även materials optiska och dielektriska egenskaper. Mål Kunskap och förståelse För godkänd kurs skall studenten - kunna beskriva och med enkla modeller förklara fasta materials egenskaper, särskilt med avseende på elektriska tillämpningar - kunna förklara enklare elektroniska komponenters funktion Färdighet och förmåga För godkänd kurs skall studenten - kunna förstå i kursen använda modellers förutsättningar, möjliga användningsområden och begränsningar - kunna genomföra och utvärdera experiment samt skriva laborationsrapport Kursinnehåll Elektronens partikel- och vågegenskaper, bindning i kristaller. Elektronstruktur: fri-elektronmodellen och bandstruktur. Elektrisk ledningsförmåga; metaller, halvledare och isolatorer. Elektroniska komponenter: pn-övergången och introduktion till bipolära och fälteffekt-transistorn. Översikt över materials optiska och dielektriska egenskaper.

Information - vad är viktigt/svårt? Brukar anses vara en svår kurs, men viktig för utbildningen Viktigt: Problemlösningsförmåga Fysikalisk intuition, förmåga att föra fysikaliska resonemang Råd: försök förstå texten, räkna själv mellansteg, vad händer om förutsättningarna ändras något?, skriv egen sammanfattning, fråga, gå på övningarna!, diskutera lösningar och problem med övningsledaren/föreläsaren

Motivation - MOSFET

Motivation - MOSFET Gatespänningen kontrollerar kanalen mellan source och drain kontrollerar om transistorn leder ström

Motivation - Dioder, solceller, LEDs pn-övergång: Leder ström enbart för en polaritet på spänningen Användbar i LEDs, solceller,...

Hur räknar vi på dessa komponenter? Lös Schrödingerekvationen: i~ (x, t) = ~2 2m d 2 dx 2 (x, t)+v (x, t) (x, t)! I(V,V G) Alldeles för svårt! Vi måste ta en längre men mer framkomlig väg...

Översikt kursinnehåll

Elektronen som partikel Metall: joner + gas av klassiska elektroner Diffusion: slumpmässig rörelse nettoflöde från hög till låg koncentration Kan inte förklara allt! Elektriskt fält: även drift av elektroner Halvledare? Vad är hål? Värmekapacitet Kvantitativa förutsägelser

Elektronen som våg i~ (x, t) = ~2 2m d 2 (x, t)+v (x, t) (x, t) dx2

Frielektronmodellen Metall: låda för kvantmekaniska elektroner Positiva joner: attraktiv potential för elektroner n(x) sin(k n x) k n = n L E n = ~2 k 2 n 2m Kan inte förklara allt! Vad är hål? Varför halvledare och isolatorer? Kvantitativa förutsägelser Stor låda tätt liggande tillstånd (tillståndstäthet)

Bandstruktur: nästan-frielektronmodellen Låda med bucklig botten (periodisk) Bandgap Konstruktiv interferens ( =0): = 2a n! k = n a

Bandstruktur: nästan-frielektronmodellen Låda med bucklig botten (periodisk) Metaller har fermienergin i ett band Isolatorer har fermienergin i bandgapet

Bandstruktur: nästan-frielektronmodellen Låda med bucklig botten (periodisk) E-fält kan accelerera elektronerna i metallen Elektronerna i isolatorn är låsta

Halvledare Halvledare: isolator med litet bandgap Ledningsband (tomt) Valensband (fullt) Vid ändlig temperatur är vissa elektroner exciterade över bandgapet. Kvar blir positivt laddade hål. Både elektroner och hål kan leda ström

Halvledare Fotoner med tillräckligt stor energi kan excitera elektroner över bandgapet. Absorberar / avger ljus under en viss våglängd.

Halvledare Donatortillstånd T 0 T>0 Dopning: Ersätt ett fåtal atomer i halvledare med atomer som gärna ger ifrån sej eller tar upp elektroner fler fria laddningsbärare

pn-övergången Diffusion Diffusion av elektroner och hål lämnar område av positivt respektive negativt laddade dopatomer elektriskt fält

pn-övergången Diffusion av elektroner och hål lämnar område av positivt respektive negativt laddade dopatomer elektriskt fält

pn-övergången Positiv/negativ spänning minskar/ökar potentialskillnaden asymmetrisk I(V )

Transistorer - MOSFET Metall-oxid-halvledare: kapacitator Gatespänning kontroller laddningsbärare