Przyrz dy p przewodnikowe
Download
1 / 38

- PowerPoint PPT Presentation


  • 143 Views
  • Uploaded on

Przyrządy półprzewodnikowe. dr hab. Ewa Popko, prof. P.Wr. www.if.pwr.wroc.pl/~popko ewa.popko@pwr.wroc.pl p.231a. Przyrządy półprzewodnikowe. Literatura: 1.J.Hennel „Podstawy elektroniki półprzewodnikowej” WNT Warszawa 1995.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '' - ima-camacho


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Przyrz dy p przewodnikowe
Przyrządy półprzewodnikowe

dr hab. Ewa Popko, prof. P.Wr.

www.if.pwr.wroc.pl/~popko

ewa.popko@pwr.wroc.pl

p.231a


Przyrz dy p przewodnikowe1
Przyrządy półprzewodnikowe

Literatura:

1.J.Hennel „Podstawy elektroniki półprzewodnikowej” WNT Warszawa 1995.

2.W.Marciniak „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone” WNT Warszawa 1979

  • 3. Materiały do wykładu, dostępne poprzez internet: www.if.pwr.wroc.pl\~popko

  • 4. E.Płaczek-Popko, „Fizyka odnawialnych źródeł energii” Skrypt DBC

  • 5. S.Kuta „Elementy i układy elektroniczne” Wyd. AGH, wyd. I 2000

  • literatura UZUPEŁNIAJĄCA:

  • [1] S.M.Sze „ Physics of Semiconductor Devices” J.Wiley and Sons, NY 1981, dostępnawersjaelektroniczna, e-książki, BG P.Wr.

  • [2] M.Rusek, J.Pasierbiński “Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach” WNT Warszawa 1990


Rozw j technologii ic
Rozwój technologii IC

1965-1970 – IC w oparciu o tranzystory bipolarne

Od r. 1980 – IC w oparciu o technologię CMOS,

tranzystor polowy (FET)

CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor

Gate - bramka




Przyrz dy p przewodnikowe

Fale materii przerwą wzbronioną

  • nDualizm falowo-cząstkowy fali elektromagnetycznej.

  • Wzjawiskach takich jak dyfrakcja czy interferencja fala elektromagnetyczna wykazuje typowe własności falowe.

  • W zjawiskach takich jak promieniowanie rentgenowskie, efekt Comptona czy efekt fotoelektryczny fala elektromagnetyczna wykazuje naturę korpuskularną, tzn. jest strumieniem cząstek zwanych fotonami.

  • Hipoteza de Broglie'a.

  • W 1924 roku L. de Broglie założył, że dualizm cząstkowo - falowy jest własnością charakterystyczną nie tylko dla fali elektromagnetycznej, ale również dla cząstek o masie spoczynkowej różnej od zera .Oznacza to, że cząstki takie jak np. elektrony powinny również wykazywać własności falowe. Fale te nazwał on falami materii.Założył, że długość fal materii określona jest tym samym związkiem, który stosuje się do fotonów.


Zasada nieoznaczono ci
Zasada nieoznaczoności przerwą wzbronioną

  • Fizyka klasyczna

    • dokładność pomiaru jest zdeterminowana jedynie jakością aparatury pomiarowej

    • Nie ma teoretycznych ograniczeń na dokładność z jaką mogą być wykonane pomiary

  • Mechanika kwantowa

    • Obowiązuje zasada nieoznaczoności: pewnych wielkości fizycznych nie można zmierzyć równocześnie z dowolną dokładnością


Przyrz dy p przewodnikowe

Zasada nieoznaczoności dla równoczesnego pomiaru pędu i położenia:

Zasada nieoznaczoności dla równoczesnego pomiaru energii i czasu:


Funkcja falowa
Funkcja falowa położenia:

  • Zgodnie z hipotezą de Broglie'a, cząstki takie jak elektron czy proton, mają własności falowe.

  • Własności falowe cząstki (lub innego obiektu) w mechanice kwantowej opisuje tzw. funkcja falowa(x,t) :

  • zawiera w sobie wszystkie informacje o obiekcie (np. cząstce)

  • w ogólnym przypadku jest to funkcja zespolona współrzędnych przestrzennych oraz czasu

  • musi być funkcją ciągłą , a także musi mieć ciągłą pochodną

  • Kwadrat modułu funkcji falowej jestgęstością prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w chwili t w pewnym punkcie przestrzeni


R wnanie schroedingera
Równanie Schroedingera położenia:

Funkcję falową,dla danej cząstki, lub bardziej złożonego układu fizycznego, otrzymujemy rozwiązując równanie różniczkowe nazywane równaniem Schroedingera. Jeżeli energia potencjalna cząstki U nie zależy od czasu, to równanie Schroedingera jest równaniem niezależnym od czasu i nazywa się stacjonarnym równaniem Schroedingera.


Cz stka swobodna
Cząstka swobodna położenia:

Cząstka swobodna - na cząstkę nie działają żadne pola. Energia potencjalna cząstki U(x)=0.

Szukamy rozwiązania w postaci (x)=A sin(kx)

Funkcja ta będzie rozwiązaniem gdy:

Czyli energia cząstki swobodnej!


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału położenia:

1. Przypadek klasyczny

Znajdująca się w głębokiej studni piłka może posiadać dowolną ener-gię kinetyczną.

W szczególnym przypadku gdy znajduje się w spoczynku na dnie studni posiada energię całkowitą równą zeru .


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału położenia:

2. Przypadek kwantowy

Energia potencjalna

Warunki brzegowe:

Równanie Schroedingera:


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału położenia:

W obszarze studni cząstka jest cząstką swobodną. Szukamy więc rozwiązania w postaci (x)=A sin( kx+a) .

Warunek brzegowy dla x=0 :

spełniony jest jedynie gdy a=0 .

Warunek brzegowy dla x= L :

spełniony jest jedynie gdy kL=np .

oraz

skąd

n = 0, 1, 2, 3, ...


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału -wnioski położenia:

Dla n=0 , energia =0 oraz (x)=A sin(0 •x)= 0. Oznacza to, że prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w tym obszarze

Pytanie: czy n może być równe zeru?

Wniosek: najmniejsza wartość n=1. Cząstka musi mieć energię różną od zera. Najmniejsza energia:


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału -wnioski położenia:

W nieskończonej studni potencjału energia cząstki może przyjmować tylko pewne ściśle określone, różne od zera wartości:

gdzie

n = 1, 2, 3, ...


Przyrz dy p przewodnikowe

Cząstka w studni potencjału -wnioski położenia:

Funkcja falowa :

Wewnątrz studni powstaje fala stojąca materii z węzłami na brzegach studni.


Przyrz dy p przewodnikowe

Kwantowanie energii położenia:

  • Energia dowolnego obiektu jest skwantowana. Obiekt znajduje się na jednym z dozwolonych poziomów energetycznych

  • Zmiana energii układu może odbywać się wyłącznie porcjami - kwantami

  • W makroświecie odległość pomiędzy najbliższymi poziomami energetycznymi jest niemierzalnie mała


Przyrz dy p przewodnikowe

Model położenia:

a

tom

u

Bohr

a

Postulaty

Bohr

a

1.

Elektrony poruszają wokół jądra po orbitach

stacjonarnych.

2.

Atom emituje promieniowanie, gdy elektron przechodzi

z jednej orbity stacjonarnej na drugą.

3. Częstotliwość promieniowania jest dana wzorem

hf

=

E

-

E

m

n

gdzie

E

i

E

oznaczają energie tych stanów.

m

n

4

.

Moment pędu elektronu jest

skwantowany

:

m

v

r

=

n

h

e


Przyrz dy p przewodnikowe

Liczby kwantowe położenia:: n,l, m

n - główna liczba kwantowa

n- określa dozwolone wartości energii elektronu na orbicie;

n=1,2,3, ...

l - orbitalna liczba kwantowa

l - określa wartości momentu pędu elektronu na orbicie;

liczba naturalna z zakresu[0, n-1 ]

l = 0,1,2,…n-1;

ml - magnetyczna liczba kwantowa

m - określa rzut momentu pędu elektronu na wyróżniony kierunek w przestrzeni;

liczba całkowitaz zakresu[-l, l ]


Przyrz dy p przewodnikowe

Liczby kwantowe położenia:: n

Zjoniz. atom

n = 2

- 3.4 eV

n = 1

E = - 13.6 eV

n- główna liczba kwantowa

n - liczba naturalna ,numeruje energię

n = 1,2,3,4,5,…;

n = 3

m - masa zredukowana




Przyrz dy p przewodnikowe

Własny moment pędu - spin położenia:

Liczba spinowa s = ½ s 

Wartość własnego moment pędu elektronu :

Rzut własnego momentu pędu na wybraną oś


Przyrz dy p przewodnikowe

Stan elektronu charakteryzowany jest poprzez: położenia:

energię, wartość momentu pędu, rzut momentu pędu oraz wartość rzutu własnego momentu pędu


Przyrz dy p przewodnikowe

Atom wieloelektronowy położenia:

  • Atom zawierający więcej niż jeden elektron.

  • Energie elektronu są teraz inne niż dozwolone energie w atomie wodoru. Związane jest to z odpychaniem pomiędzy elektronami.Zmienia to energię potencjalną elektronu.

  • Dozwolone energie elektronu zależą od głównej liczby kwantowej n orazw mniejszym stopniu od orbitalnej liczby kwantowej . Zależność od l staje się istotna dla atomów o dużej ilości elektronów.

  • Każdy elektron zajmuje w atomie stan który jest opisany poprzez liczby kwantowe: n, , m,ms.


Przyrz dy p przewodnikowe

Zakaz położenia:Pauliego

  • Ułożenie elektronów na kolejnych powłokach określone jest poprzez zakaz Pauliego :

  • Elektrony w atomie muszą różnić się przynajmniej jedną liczbą kwantową tzn. nie ma dwu takich elektronów których stan opisywany byłby przez ten sam zestaw liczb kwantowych n, , moraz ms.

  • Struktura elektronowa atomu złożonego może być rozpatrywana jako kolejne zapełnianie podpowłok elektronami. Kolejny elektron zapełnia kolejny stan o najniższej energii.

  • O własnościach chemicznych atomów decydują elektrony z ostatnich podpowłok ( podpowłok walencyjnych) odpowiedzialnych za wiązania chemiczne.


Przyrz dy p przewodnikowe

Powłoki K, L, M położenia:

­¯

­¯

­­

­¯

­¯

­¯­­

obrazuje stan o ms = +1/2

1s22s22p2

1s22s22p4

Węgiel

Tlen

N : Liczba dozwolonych stanów

obrazuje stan o ms = -1/2

Reguła Hunda- elektrony wypełniając daną podpowłokę początkowo ustawiają swoje spiny równolegle


Przyrz dy p przewodnikowe

Konfiguracja elektronowa - kolejność zapełniania orbit położenia:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 6d10 5f14


ad