Полупроводниковые материалы

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Полупроводниковые материалы

Содержание

2. ρV ~ 10-4 ÷ 109 Ом·м AIBVII (AgCl, CaBr и др.), AIIBVI (CdS, CdSe и др.),
3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СОБСТВЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
4. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДОНОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ΔWД МНОГО МЕНЬШЕ ΔW ∆Wд~ 0,01 эB
5. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АКЦЕПТОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ΔWА МНОГО МЕНЬШЕ ΔW ∆WА~ 0,01 эB
6. Температурная зависимость концентрации n с.н.з. в примесном полупроводнике
7. Температурная зависимость подвижности µ с.н.з. в полупроводниках.
8. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ γ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
9. γ = neµn + peµp и n = A℮–ΔE/2kT => γ = γ0℮–ΔE/2kT и RT =
10. ТЕРМОРЕЗИСТОР – полупроводниковый прибор, действие которого основано на зависимости электрического сопротивления от температуры ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ: Кобальто-марганцевые Медно-марганцевые
11. ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛОЯ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ
12. ЕКР – критическая напряженность электрического поля: минимальная напряженность при которой начинается сильная зависимость концентрации и подвижности
13. Полупроводниковый прибор, действие которого основано на использовании зависимости электропроводности (сопротивления) n/n от напряженности электрического поля называется
14. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ Эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона. Эффект Зеебека: если в замкнутой электрической цепи,
15. Определение типа с.н.з. с помощью эффекта Зеебека Т1 > T2
16. Эффект Пельтье: при прохождении тока через контакт двух последовательно соединенных разнородных полупроводников, место соединения нагревается или
17. Эффект Томсона: при прохождении тока через полупроводник, вдоль которого есть градиент температуры, в дополнении к теплоте
18. Механизм возникновения эффекта Томсона. Т1>Т2
19. Гальваномагнитный эффект Холла Если пластину полупроводника, вдоль которой течёт электрический ток I, поместить в магнитное поле
20. Схема возникновения ЭДС Холла UХ
21. Для полупроводника n-типа: Для полупроводника p-типа: Для собственного полупроводника:
22. Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках Оптика: преломление, отражение, рассеяние. Характеристика – коэффициент преломления n.
23. Фотоэлектрические явления: эмиссия электронов с поверхности, генерация свободных электронов и дырок, фотолюминесценция, нагревание, образование экситонов, то
24. Поглощение света полупроводниками. Закон Бугера-Ламберта: I = I0(1− R)exp(−αx) , I0 – интенсивность падающего монохроматического излучения;
25. Механизмы поглощения света: собственное поглощение: переходы из валентной зоны в зону проводимости; экситонное поглощение: переходы с
26. Фотопроводимость удельная фотопроводимость γФ: γФ = γ − γ0 = e(Δnμn + Δpμр) γ0 – удельная
27. p-n переход Электронно-дырочные переходы получают вводя в полупроводник донорные и акцепторные примеси так, чтобы одна часть
28. (а) Диффузионное поле Ед возникает из-за диффузии с.н.з. Образуется запирающий слой толщиной d ~10−5 см. (б)
29. Схема установки для выращивания монокристаллов по методу Чохральского: 1 – термопара; 2 – индукционная печь; 3
31. Скачать презентацию

Слайд 2

ρV ~ 10-4 ÷ 109 Ом·м
AIBVII (AgCl, CaBr и др.),

AIIBVI (CdS, CdSe и др.),
AIIIBV (GaP, GaAs и др.),
AIVBIV (PbS, GeO2 и др.),
AIBVI (CuS и др.)

AIBVIIСVI (CuAlS2, CuJnS2 и др.); AIBVСVI (CuSbS2, CaAsS2 и др.); AIBVIIIСVI (CuFeSe2 и др.);
AIIBIVСV (ZnSiAs2, ZnGeAs и др.); AIVBVСVI

Энергия активации (ΔW) – минимальная энергия, необходимая для перевода электрона в зону проводимости

Слайд 3

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СОБСТВЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Слайд 4

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДОНОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ΔWД МНОГО МЕНЬШЕ ΔW
∆Wд~ 0,01 эB

Слайд 5

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АКЦЕПТОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ΔWА МНОГО МЕНЬШЕ ΔW
∆WА~ 0,01 эB

Слайд 6

Температурная зависимость концентрации n с.н.з. в примесном полупроводнике

Слайд 7

Температурная зависимость подвижности µ с.н.з. в полупроводниках.

Слайд 8

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ γ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Слайд 9

γ = neµn + peµp и n = A℮–ΔE/2kT =>
γ =

γ0℮–ΔE/2kT и RT = R0℮–В/T, где
B = ΔE/2k
B – коэфф. температурной чувствительности.
Температурный коэффициент удельного сопротивления:

Слайд 10

ТЕРМОРЕЗИСТОР – полупроводниковый прибор, действие которого основано на зависимости электрического сопротивления

от температуры

ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ:
Кобальто-марганцевые
Медно-марганцевые
Медно-кобальто-марганцевые

Слайд 11

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛОЯ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ

Слайд 12

ЕКР – критическая напряженность электрического поля: минимальная напряженность при которой начинается

сильная зависимость концентрации и подвижности с.н.з. от Е. Закон Френкеля: γ = γоexp(β√E) ; R = Ro exp(–β√E)

Слайд 13

Полупроводниковый прибор, действие которого основано на использовании зависимости электропроводности (сопротивления) n/n

от напряженности электрического поля называется
ВАРИСТОРОМ
В качестве материалов для изготовления варисторов используют:
а) карбид кремния (СН1)
б) селен (СН2)

Слайд 14

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.
Эффект Зеебека: если в

замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных полупроводников, на спаях создана разность температур ∆T≠0, то в цепи возникает термоЭДС:

UT=α∙∆T
α – коэффициент термоЭДС, который зависит от материалов термопары и интервала температур

Слайд 15

Определение типа с.н.з. с помощью эффекта Зеебека
Т1 > T2

Слайд 16

Эффект Пельтье: при прохождении тока через контакт двух последовательно соединенных разнородных

полупроводников, место соединения нагревается или охлаждается в зависимости от направления тока.

Количество теплоты: QП= ± П⋅I⋅t
П – коэффициент Пельтье
I – величина тока, протекающего через контакт
t – время прохождения тока
Томсон установил связь: α = П/Т

Слайд 17

Эффект Томсона: при прохождении тока через полупроводник, вдоль которого есть градиент

температуры, в дополнении к теплоте Джоуля, в зависимости от направления тока, выделяется или поглощается некоторое количество тепла.
Теплота Томсона: QТ=τ⋅ΔΤ⋅I⋅t
τ − коэффициент Томсона
Между всеми термоэлектрическими явлениями существует связь.
α = dП/dТ + (τ1 – τ2)

Слайд 18

Механизм возникновения эффекта Томсона. Т1>Т2

Слайд 19

Гальваномагнитный эффект Холла
Если пластину полупроводника, вдоль которой течёт электрический ток I,

поместить в магнитное поле B, направленное перпендикулярно направлению тока, то в полупроводнике возникнет поперечное электрическое поле Е, направленное перпендикулярно току и магнитному полю.

Слайд 20

Схема возникновения ЭДС Холла UХ

Слайд 21

Для полупроводника n-типа:
Для полупроводника p-типа:
Для собственного полупроводника:

Слайд 22

Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках
Оптика:
преломление, отражение, рассеяние.
Характеристика – коэффициент преломления

Слайд 23

Фотоэлектрические явления:
эмиссия электронов с поверхности,
генерация свободных электронов и

дырок,
фотолюминесценция,
нагревание,
образование экситонов, то есть связанных электрически нейтральных пар электрон-дырка
Фотоэлектрические явления происходят в результате поглощения энергии фотонов полупроводником.

Слайд 24

Поглощение света полупроводниками.
Закон Бугера-Ламберта:
I = I0(1− R)exp(−αx) ,
I0 – интенсивность

падающего монохроматического излучения;
I – интенсивность прошедшего (или отраженного) излучения;
R − коэффициент отражения;
х − текущая координата от поверхности вдоль луча;
α − толщина образца, на которой интенсивность уменьшается в е раз (коэффициент поглощения).
Зависимости α(λ) (или α(hν)) называют спектром поглощения, а R(λ) (или R(hν)) – спектром отражения.

Слайд 25

Механизмы поглощения света:
собственное поглощение: переходы из валентной зоны в зону

проводимости;
экситонное поглощение: переходы с участием экситонных состояний;
поглощение свободными носителями заряда: переходы электронов и дырок внутри разрешённых зон;
примесное поглощение: переходы с участием примесных состояний;
решёточное и фононное поглощение: поглощение энергии фотонов колебаниями кристаллической решётки.
В разных интервалах спектра преобладают различные механизмы поглощения.

Слайд 26

Фотопроводимость
удельная фотопроводимость γФ:
γФ = γ − γ0 = e(Δnμn + Δpμр)
γ0

– удельная проводимость полупроводника в отсутствие освещения;
γ – удельная проводимость освещенного полупроводника;
Δn и Δp – концентрация неравновесных с.н.з., возбужденных светом

Слайд 27

p-n переход
Электронно-дырочные переходы получают вводя в полупроводник донорные и акцепторные примеси

так, чтобы одна часть полупроводника обладала электронной, а другая дырочной электропроводностью.

Слайд 28

(а) Диффузионное поле Ед возникает из-за диффузии с.н.з. Образуется запирающий слой

толщиной d ~10−5 см.
(б) Направление Е совпадает с Ед и переход «заперт».
(в) Е направлено против Ед, запирающий слой насыщается с.н.з., и переход «открыт».

Слайд 29

Схема установки для выращивания монокристаллов по методу Чохральского:
1 – термопара;

2 – индукционная печь;
3 – окно для визуального контроля;
4 – ось вращения;
5 – устройство для вращения;
6 – водяная рубашка;
7 – монокристаллическая затравка;
8 – выращиваемый кристалл;
9 – расплав;
10 – графитовый нагреватель;
11 – теплоизоляционная подложка.

Полупроводниковые материалы

Содержание

ρV ~ 10-4 ÷ 109 Ом·м AIBVII (AgCl, CaBr и др.),

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СОБСТВЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДОНОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ΔWД МНОГО МЕНЬШЕ ΔW∆Wд~ 0,01 эB

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АКЦЕПТОРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ΔWА МНОГО МЕНЬШЕ ΔW∆WА~ 0,01 эB

Температурная зависимость концентрации n с.н.з. в примесном полупроводнике

Температурная зависимость подвижности µ с.н.з. в полупроводниках.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ γ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

γ = neµn + peµp и n = A℮–ΔE/2kT =>γ =

ТЕРМОРЕЗИСТОР – полупроводниковый прибор, действие которого основано на зависимости электрического сопротивления

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛОЯ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ

ЕКР – критическая напряженность электрического поля: минимальная напряженность при которой начинается

Полупроводниковый прибор, действие которого основано на использовании зависимости электропроводности (сопротивления) n/n

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХЭффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.Эффект Зеебека: если в

Определение типа с.н.з. с помощью эффекта ЗеебекаТ1 > T2

Эффект Пельтье: при прохождении тока через контакт двух последовательно соединенных разнородных

Эффект Томсона: при прохождении тока через полупроводник, вдоль которого есть градиент

Механизм возникновения эффекта Томсона. Т1>Т2

Гальваномагнитный эффект ХоллаЕсли пластину полупроводника, вдоль которой течёт электрический ток I,

Схема возникновения ЭДС Холла UХ

Для полупроводника n-типа:Для полупроводника p-типа:Для собственного полупроводника:

Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводникахОптика:преломление, отражение, рассеяние.Характеристика – коэффициент преломления

Фотоэлектрические явления: эмиссия электронов с поверхности, генерация свободных электронов и

Поглощение света полупроводниками.Закон Бугера-Ламберта:I = I0(1− R)exp(−αx) , I0 – интенсивность

Механизмы поглощения света: собственное поглощение: переходы из валентной зоны в зону

Фотопроводимостьудельная фотопроводимость γФ:γФ = γ − γ0 = e(Δnμn + Δpμр)γ0

p-n переходЭлектронно-дырочные переходы получают вводя в полупроводник донорные и акцепторные примеси