Кристаллофизика. Полупроводники презентация

Кристаллическая решетка

Элементарные ячейки

Ионы и ионная связь в молекулах

Ионно-ковалентный тип связи в твердых телах

Дефекты кристаллической структуры

Электронные состояния в кристаллах. Электроны в периодическом потенциальном поле.

Физика полупроводников.
Электропроводность полупроводников.

Собственный полупроводник

∆εЗ=εV –εС

n⋅p=ni2

Собственные концентрации определяются шириной запрещенной зоны.
Собственные концентрации сильно зависят от температуры:

jдр=σ⋅Е= jnдр+ jpдр

Примесный полупроводник n – типа

ϕF=ϕЕ+ϕT⋅ln(n/ni) ≈ ϕЕ +ϕT⋅ln(NД*/ni)

Примесный полупроводник p – типа

ϕF=ϕЕ+ϕT⋅ln(ni/p)= ϕЕ−ϕT⋅ln(p/ni) ≈ ϕЕ −ϕT⋅ln(NА*/ni)

Температурный диапазон работы примесных полупроводников.

Уравнение нейтральности полупроводников.

Термогенерация. Рекомбинация. Закон действующих масс.
Rn=n/τn =r⋅n⋅p
Rр=p/τp =r⋅n⋅p
R=Rn=Rp =r⋅n⋅p
Ri=r⋅ni⋅pi=r⋅ni2
n⋅p=ni2

Токи в полупроводниках.
grad(ϕ)=dϕ/dx=E
dn/dx
J = −D⋅∇n

jnдиф= − e⋅Dn⋅dn/dx= q⋅Dn⋅dn/dx,
jpдиф= −q⋅Dp⋅dp/dx
Коэффициенты диффузии электронов Dn и дырок Dр в основных полупроводниках:

j= jn др+ jp др+ jnдиф +jpдиф = q⋅n⋅μn⋅Е + q⋅p⋅μp⋅Е+q⋅Dn⋅dn/dx −q⋅Dp⋅dp/dx.
Dn=μn⋅ϕT, Dp=μp⋅ϕT.

Пусть на границе полупроводника р-типа с равновесными концентрациями p0 и n0< подерживается граничная концентрация n(0)>n0 и избыточная граничная концентрация Δn(0)= n(0)−n0.

Теория p-n перехода

Зонные диаграммы изолированных слоев

Прямое смещение p-n перехода.
.

Обратное смещение p-n перехода.

ВАХ идеализированного p-n перехода.

Температурная зависимость прямого напряжения

Пробой p-n перехода. Механизмы пробоя. Температурная зависимость напряжения пробоя

. Полупроводниковые диоды.

транзистор