MateriÃƒÂ¡ly a technickÃƒÂ¡ dokumentace - UMEL - VysokÃƒÂ© uÃ„ÂenÃƒÂ ...

More documents

Recommendations

Info

Materiály a technická <strong>dokumentace</strong>, část Materiály v elektrotechnice 93 4.5.3 Teplotní závislost koncentrace nosičů Závislost koncentrace volných elektronů a děr na teplotě ve vlastním polovodiči je znázorněna na obr. 4.13. Závislost koncentrace většinových nosičů na teplotě v příměsovém polovodiči je vynesena na obr. 4.17. Obr. 4.17 Závislost koncentrace elektronů v příměsovém polovodiči N typu na teplotě pro dvě různé koncentrace donorů V příměsovém polovodiči nastává od nejnižších teplot postupná ionizace příměsí, koncentrace nosičů exponenciálně roste. Směrnice růstu v této oblasti teplot na obr. 4.17 je úměrná ionizační energii příměsí. Při určité teplotě jsou již všechny příměsi ionizovány (stav plné ionizace příměsí) a koncentrace nosičů nabývá konstantní hodnoty. Teplota, při které dochází ke stavu plné ionizace, se mění nejen s polovodičovým materiálem, ale i s koncentrací příměsí v něm. Koncentrace nosičů začíná opět prudce růst při vyšších teplotách, kdy se i v příměsovém polovodiči začíná uplatňovat mechanismus vlastního polovodiče. Příměsi jsou již vyčerpány a koncentrace párů elektron díra, které jsou generovány mechanismem vlastního polovodiče, převyšuje koncentraci příměsí. Směrnice růstu v této oblasti teplot na obr.4.17 je úměrná šířce zakázaného pásu polovodiče. Kontrolní otázky: 1) Vysvětlete pojem „stav plné ionizace příměsí“ a napište vztahy umožňující vypočíst koncentraci většinových a menšinových nosičů ve stavu plné ionizace ze znalosti koncentrace donorů a akceptorů. 2) Graficky znázorněte jak se mění poloha Fermiho hladiny v příměsovém polovodiči (např. Si) v závislosti na rozdílu koncentrace donorů a akceptorů ve stavu plné ionizace příměsí. 3) Vysvětlete pojmy kompenzovaný polovodič a degenerovaný polovodič. 4) Graficky znázorněte jak se mění koncentrace nosičů v příměsovém polovodiči v závislosti na teplotě v širokém teplotním rozsahu. 5) Mezi jakými náboji a za jakých podmínek se v polovodiči ustaví nábojová neutralita? Shrnutí: V kapitole je naznačen způsob stanovení koncentrace nosičů v příměsovém polovodiči vycházející ze znalosti rozdělovací funkce a funkce hustoty stavů ve valenčním a vodivostním pásu. Je uveden výpočet koncentrace nosičů ve stavu plné ionizace příměsí včetně určení polohy Fermiho energetické hladiny. Je vysvětlena teplotní závislost koncentrace nosičů v příměsovém polovodiči v širokém rozsahu teplot.
94 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně 4.6 Vedení proudu v polovodiči Cíl: Vysvětlení uplatnění driftu a difuze nosičů při vedení proudu v polovodiči, naznačení změny konduktivity polovodičů s teplotou v širokém rozsahu teplot. Bez přítomnosti elektrického pole se elektrony a díry v polovodiči pohybují díky tepelné energii předané mřížkou nahodilým, tzv. tepelným pohybem mezi jednotlivými srážkami s krystalovou mříží. Za předpokladu, že veškerá tepelná energie se přemění v energii kinetickou, lze pro tepelnou rychlost elektronu psát 3kT vt = (4.23) m n Tato rychlost při teplotě 300 K (přibližně pokojová teplota) dosahuje hodnoty řádově 100 km/s. Při vložení do elektrického pole nosiče získávají i energii od tohoto pole. Vlivem jeho působení dochází k unášivému (driftovému) pohybu nosičů, který se superponuje na jejich tepelný pohyb. Situace je schematicky znázorněna na obr. 4.18. Obr. 4.18 Pohyb volného elektronu krystalem. a) neuspořádaný pohyb vlivem tepelné energie b) výsledný pohyb složený z neuspořádaného a driftového pohybu Střední hodnota rychlosti elektronu v elektrickém poli daná driftem se nazývá driftová rychlost, její velikost lze vyjádřit kde v . dn = µ n E, (4.24)
Page 1 and 2:
Doc. Ing. Josef Jirák, CSc., Prof.
Page 3 and 4:
2 Fakulta elektrotechniky a komunik
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Page 9 and 10:
Page 11 and 12:
10 Fakulta elektrotechniky a komuni
Page 13 and 14:
Page 15 and 16:
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
Page 39 and 40:
Page 41 and 42:
Page 43 and 44: 42 Fakulta elektrotechniky a komuni
Page 93: 92 Fakulta elektrotechniky a komuni
Page 101 and 102: 100 Fakulta elektrotechniky a komun
Page 130: Název učebního textu 1
show all

MateriÃƒÂ¡ly a technickÃƒÂ¡ dokumentace - UMEL - VysokÃƒÂ© uÃ„ÂenÃƒÂ­ ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

MateriÃƒÂ¡ly a technickÃƒÂ¡ dokumentace - UMEL - VysokÃƒÂ© uÃ„ÂenÃƒÂ ...