A le k sa n d ra B a n a ś D a g m a ra Z em ła W P P T /O P T O M E T R IA

(1)

A le k sa n d ra B a n a ś D a g m a ra Z em ła W P P T /O P T O M E T R IA

(2)

Z E W N Ę T R Z N E P O L E E L E K T R Y C Z N E

P R Z E N O S Z E N IE Ł A D U N K Ó W E L E K T R Y C Z N Y C H

BV BC BD= 0 METAL

BV

BC BD IZOLATOR

BV

BC BD PÓŁPRZEWODNIK

(3)

(4)

P O D S T A WO WE M E C H A N IZ M Y JO N IZ A C JI

•Generacja termiczna •Fotogeneracja •Jonizacja zderzeniowa

E L E K T R O N Y I D Z IU R Y

•Prąd elektronowy •Prąd dziurowy

Kilka elektronów z pasma walencyjnego pokonuje przerwę energetyczną i przechodzi do pasma przewodnictwa

(5)

(6)

Ze względu na skład chemiczny •pierwiastkowe •zw.chemiczne ze wzgl. na właściwości fizyczne •samoistne •domieszkowane Ze wzgl.na zależność dyspersyjną •z prostą przerwą wzbronioną •z skośną przerwą wzbronioną

(7)

• ma te ri a ł je st i d ea ln ie c zy st y , b ez ż a d n y ch za n ie cz y sz cz eń s tr u k tu ry k ry st a li cz n ej • k o n ce n tr a cj a w o ln y ch el ek tr o n ó w w p ó łp rz ew o d n ik u s a mo is tn y m je st r ó w n a k o n ce n tr a cj i d zi u r

(8)

ty p u n ty p u p

Nośniki większościowe -ELEKTRONYNośniki większościowe -DZIURY

(9)

(10)

(11)

Z łą cz e p -n st y k o b sz a ró w o r o żn ym t yp ie p rz e w o d n ic tw a ( 'p ' o ra z 'n ') w yt w o rz o n y w o b rę b ie t eg o s a m eg o m a te ri a łu p ó łp rz ew o d n ik o w eg o

(12)

(13)

·nośniki większościowe przemieszczająsię(dyfundują) do drugiego obszaru •rekombinacja z nośnikami większościowymi –'połączenie' elektronu z dziurą •rekombinacja powoduje redukcjęnośników po obu stronach złącza, czego skutkiem jest pojawienie sięnieruchomych jonów: ujemnych akceptorów i dodatnich donorów •w pobliżu złącza powstaje warstwa ładunku przestrzennego, nazywana teżwarstwązubożoną(tj. praktycznie nieposiadającą swobodnych nośników) lub warstwązaporową

(14)

W ki er unku z apor ow ym W ki er unku pr ze w odz eni a

(15)

C H A R A K T E R Y S T Y K A P R Ą D O WO N A P IĘ C IO WA Z Ł Ą C Z A p -n

Polaryzacja zaporowaPolaryzacja przewodzenia

(16)

Z łą cz e p ro st u ją ce

Przepuszczanie dodatniej części napięcia wejściowego i zatrzymanie ujemnej części tego sygnału.

(17)

D io d a L E D

•Dioda elektroluminescencyjna, dioda świecąca, LED(ang.light-emitting diode) –diodazaliczana do półprzewodnikowychprzyrządów optoelektronicznych, emitujących promieniowaniew zakresie światła widzialnegoi podczerwieni.

(18)

D io d a L E D

Warunkiem aby ilość emitowanego światła była duża tak by złącze było użyteczne jako źródło światła w materiale musi zachodzić dostatecznie dużo przejść dziura-elektron.

(19)

Ani czysty ani domieszkowany półprzewodnik nie zapewniają na tyle dużej ilości par elektron dziura aby można było wykorzystać je jako źródło światła Materiał można taki uzyskać silnie polaryzując w kierunku przewodnictwa silnie domieszkowane złącze p-n

(20)

Długość fali emitowanego promieniowania zwiększa się ze wzrostem temperatury złącza. W zależności od długości fali i rodzaju materiałupółprzewodnikowego emitują one różne barwy światła. Diody emitują promieniowanie : od 490 nm-do 950 nm czerwona, pomarańczowa, żółtaGaAs 1-xP x Fosforoalsenekgalu czerwona, zielona, żółtaGaP Fosforek galu

podczerwieńGaAs Arsenek galu

BarwaMateriał

(21)

Dioda LED ma napięcie przewodzenia, które wynosi 2V dla diody czerwonej i 3V dla diody zielonej i żółtej. Diody LED maja niskie napięcia zaporowe wahające się między 3, a 5V. Maksymalny prąd przewodzenia to 20 -50mA, zależnie od typu diody.

(22)

D io d y L E D

Z uwagi na: •Wyższą sprawność świetlną •Dłuższy czas życia •Lepszą konsystencje barw •Niższy koszt Zastępują żarowe oświetlenie

(23)

(24)

L as er z łą cz o w y

Laser ten jest wielowarstwową strukturą półprzewodników typu n(nadmiar elektronów w paśmie przewodnictwa) i p(więcej dziur w paśmie walencyjnym). Zastosowanie: •Odtwarzacze płyt (CD) •Elektrokomunikacjaświatłowodowa

(25)

T R A N Z Y S T O R

Tranzystor-trójelektrodowy półprzewodnikowyelement elektroniczny, posiadający zdolność wzmacnianiasygnału elektrycznego. Zastosowanie: •Budowa wzmacniaczy operacyjnych, akustycznych, pasmowych •Element konstrukcji układów elektronicznych

(26)

T R A N Z Y S T O R

•Pierwszy tranzystor został skonstruowany 16 grudnia 1947r. w laboratoriach firmy Bell TelephoneLaboratories. Wynalazcami są John Bardeen, Walter HouserBrattainora z William BradforShockley, za co otrzymali Nagrodę Nobla z fizykiw 1956r.

(27)

P o d zi ał t ra n zy st o ró w

•Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego (sterowanie prądowe). •Tranzystory unipolarne(tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe). Podział na materiał półprzewodnikowy: 1.german-materiał historyczny, obecnie rzadko stosowany 2.krzem-podstawowy materiał szeroko stosowany 3.arsenek galu-stosowany w technice bardzo wysokich częstotliwości

(28)

T ra n zy st o r p o lo w y M O S F E T - „w ó ł ro b o cz y w sp ó łc ze sn eg o p rz em y sł u e le k tr o n ic zn eg o

” Działanie opiera się na zjawiskach zachodzących w półprzewodnikach.

(29)

U k ła d y s ca lo n e

Układ scalony(chip) –zminiaturyzowany układ elektronicznyzawierający w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych: tranzystory, diody, rezystory, kondensatory. Przykładowo Na podłożu krzemowym o średnicy 20 cm powstaje około 300 układów.

(30)

U k ła d y s ca lo n e

(31)

•http://wazniak.mimuw.edu.pl •M. P. Kaźmierkowski, J. T. Matysik: Wprowadzenie do elektroniki i energoelektroniki, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005 •J. Jaczewski, A. Opolski, J. Stolz: Podstawy elektroniki i energoelektroniki, WNT, Warszawa 1981 •David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker„Podstawyfizyki”T 5