Физические основы электроники презентация

Содержание
1. Энергетические зоны полупроводников.
2. Собственная проводимость полупроводников.
3. Примесная проводимость полупроводников.
4. Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках.
5. Электронно-дырочный переход.

1. Энергетические зоны полупроводников.
Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, удерживаемого ковалентной связью, называется зоной валентности, или валентной зоной.
Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, разорвавшего ковалентную связь и ставшего свободным, называется зоной проводимости.
Графическое изображение этих энергетических зон называется зонной энергетической диаграммой
Зонные энергетические диаграммы

2. Собственная проводимость полупроводников
Процесс образования
пары зарядов электрон
и дырка называется
генерацией заряда.
Процесс передвижения электронов на место дырок называется рекомбинацией зарядов.
Собственным полупроводником, или же полупроводником i-типа называется идеально химически чистый полупроводник с однородной кристаллической решёткой.
Дырки и свободные электроны,
образующиеся в результате
генерации носителей заряда,
называются собственными
носителями заряда
Проводимость полупроводника за счёт собственных носителей заряда
называется собственной проводимостью полупроводника.

3. Примесная проводимость полупроводников
Примесь, за счёт которой ni>pi, называется донорной примесью.
Полупроводник, у которого ni>pi, называется полупроводником с электронным типом проводимости, или полупроводником n-типа.
В полупроводнике n-типа
электроны называются
основными носителями заряда, а дырки – неосновными носителями заряда.
Если в полупроводник ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанавливают ковалентные связи с атомами полупроводника, а 5-й электрон остается свободным, и концентрация электронов будет превышать концентрацию дырок.

3. Примесная проводимость полупроводников
Примесь, при которой pi>ni, называется акцепторной примесью.
Полупроводник, у которого pi>ni,
называется полупроводником
с дырочным типом проводимости,
или полупроводником p-типа.
В полупроводнике p-типа дырки
называются основными носителями заряда, а электроны – неосновными
носителями заряда.
При введении трехвалентной примеси, 3 валентных электрона восстанавливают ковалентные связи с атомами полупроводника, а 4-я связь будет невосстановленной т.е. имеет место дырка и концентрация дырок будет превышать концентрацию электронов.

4. Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках
Дрейфовый ток в полупроводнике – это ток, возникающий за счёт приложенного электрического поля. При этом электроны движутся навстречу линиям напряжённости поля, а дырки – по направлению линий напряжённости поля.
Диффузионный ток – это ток, возникающий из-за неравномерной концентрации носителей заряда и зависящий от теплового воздействия. n2>n1; n2-n1 = Δn

5. Электронно-дырочный переход
Ввиду неравномерной концентрации на границе раздела p и n-nолупроводников возникает диффузионный ток, за счёт которого электроны из n-области переходят в p-область, а на их месте остаются некомпенсированные заряды положительных ионов донорной примеси.
Электроны, приходящие в p-область, рекомбинируют с дырками, и возникают некомпенсированные заряды отрицательных ионов акцепторной примеси.
Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это область контакта двух полупровод-ников с разными типами проводимости.

На границе раздела возникает
внутреннее электрическое поле
p-n перехода, которое будет
тормозящим для основных
носителей заряда и будет их
отбрасывать от границы раздела.
Распределение потенциала по ширине полупроводника называется потенциальной диаграммой.
Разность потенциалов на p-n переходе называется контактной разностью потенциалов или
потенциальным барьером

Прямое и обратное включение p-n перехода

Свойства и характеристики p-n перехода
Температурное свойство p-n перехода показывает, как изменяется работа p-n перехода при изменении температуры.
При увеличении температуры увеличивается термогенерация носителей заряда, что приводит к увеличению как прямого, так и обратного тока.
К основным свойствам p-n перехода относятся:
свойство односторонней проводимости;
температурные свойства;
частотные характеристики;
пробой.
Вольтамперной характеристикой (ВАХ)
называется графически выраженная зависимость величины протекающего через p-n переход тока от величины приложенного напряжения I = f(U).

Пробой p-n перехода
Явление сильного увеличения обратного тока при
определённом обратном
напряжении называется
электрическим пробоем
p-n перехода.
Электрический пробой –
это обратимый пробой
При продолжительном
действии обратного
напряжения полупроводник перегревается и
наступает тепловой
пробой, p-n переход
сгорает.
Тепловой пробой необратим.