- •Электроника, ее основные области исследования; вакуумная, твердотельная, квантовая электроника, особенности физических процессов.
- •I.Вакуумная электроника:
- •II.Твердотельная электроника:
- •III.Квантовая электроника:
- •2. Структура кристаллов. Типы кристаллических решеток.
- •1.Точечные дефекты:
- •2.Линейные дефекты:
- •3.Классификация твердых тел по степени электропроводности
- •4. Энергетические уровни и зоны твердого тела. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Разрешенные и запрещенные зоны. Потенциальная кинетическая энергия электронов.
- •5. Квазиимпульс и эффективные массы носителей заряда. Междолинный переход носителей заряда, зависимость энергии электрона от импульса.
- •6.Концентрация электронов и дырок в примесном полупроводнике
- •8.Законы распределения равновесных носителей заряда в энергетических зонах. Распределение Ферми-Дирака.
- •9. Поверхностные явления в полупроводниковых структурах.
- •1.Режим обеднения
- •2.Режим инверсии.
- •3.Режим обогащения.
- •10.Дрейфовое движение носителей заряда.
- •13.Виды электронно-дырочных переходов.
- •14 Анализ электронно-дырочного перехода в неравновесном состоянии
- •15. Математическая модель идеализированного p-n перехода.
- •16.Вах реального электронно-дырочного перехода
- •17. «Мы все умрем»(ты сам умрешь!!!)
- •Переход диода в выключенное состояние.
- •Переключение из прямого направления в обратное.
- •19.Контакты межу полупроводниками одного типа проводимости. Омические контакты.(???)
- •Р ежимы работы транзистора
- •Термоэлектрический эффект Зеебека.
- •Термоэлектрический эффект Пельтье.
13.Виды электронно-дырочных переходов.
Комбинация двух полупроводниковых слоев с разным типом проводимости обладает выпрямляющими или вентильными свойствами. Поверхность, по которой контактируют слои p n, называется металлургической границей, а прилегающая к ней область объемных зарядов – p-n переходом.
P-n переходы классифицируют по резкости металлургической границы и по соотношению удельных сопротивлений слоев.
Ступенчатые переходы – переходы с идеальной границей, по одну сторону которой находятся доноры с постоянной концентрацией , а по другую акцепторы с постоянной концентрацией .
Плавные переходы – переходы, у которых в районе металлургической границы концентрация одного типа примеси постепенно уменьшается, а другого – растет. Сама граница лежит в том месте, где п/п – компенсированный ().
По соотношению концентраций примесей в p- и n- слоях переходы делят на симметричные, несимметричные и односторонние.
Симметричные переходы характерны условием (концентрации примесей в соответствующих слоях). У несимметричных условие не выполняется. Если концентрации примесей (значит, основных носителей) различаются на 1–2 порядка и более, то переход – односторонний.
Идеализированный контакт полупроводник-полупроводник.
В большинстве случаев p-n переход можно идеализировать, т.е. полностью пренебречь наличием свободных носителей в переходе и считать границы перехода идеально резкими. Переход в целом нейтрален: положит. заряд в левой части равен отрицательному в правой. Но плотности зарядов отличаются, т.к. разные концентрации примесей. Различны протяженности обедненных слоев: в слое с меньшей концентрацией примеси область объемного заряда шире.
Область перехода является наиболее высокоомной частью всей диодной структуры, потому что внутри перехода есть участок с собственной концентрацией носителей.
Потенциальный барьер, зонная теория p-n переходов.
На рисунке диаграммы перехода до и после контакта. Единство уровня Ферми в равновесном p-n переходе приводит к искривлению зон в районе металлургической границы. В результате образуются разность потенциалов (потенциальный барьер) и электрическое поле, свойственное больцмановскому равновесию (это когда есть градиент концентрации и электр. поле, но их влияние уравновешивается и тока нет).
Анализ равновесного p-n перехода. Высота потенц. барьера, зав-ть от температуры и концентрации.
Высота потенц. барьера:
Равновесная высота потенциального барьера тем выше, чем меньше собственная концентрация (чем больше ширина ЗЗ). Температурная чувствительность барьера выражается в виде: .
Плотности заряда при идеализированном распределении постоянны:; . Подставляя эти значения в уравнение Пуассона и интегрируя дважды, получим линейное распределение напряженности Е и квадратичное распределение электрического потенциала .
При x=0 получаем соотношение между составляющими ширины перехода в n- и p- слоях: .
В несимметричном (и особ. одностороннем) переходе n+-p выполняется . Значит, и .
При x=0 и
Ширина потенциального барьера в несимметрич: , N – конц. примеси в высокоомном слое перехода.
Ширина равновесного плавного перехода: , N’ – градиент эффективной концентрации. Так как он одинаков в обоих частях перехода, то переход симметричен.