Il quasi-livello di Fermi varia linearmente a partire dalla Regione di giunzione

1. Dispositivi a semiconduttore

2. Dispositivi a semiconduttore

3. Dispositivi a semiconduttore

4. Dispositivi a semiconduttore

5. Il quasi-livello di Fermi varia linearmente a partire dalla Regione di giunzione Dispositivi a semiconduttore

6. Dispositivi a semiconduttore

7. Caso ideale : scala log vs q|V|/kT Dispositivi a semiconduttore

8. Legge di Shockley Fattore di idealità h Dispositivi a semiconduttore

9. Confronto caso ideale-reale Dispositivi a semiconduttore

10. Capacità Dispositivi a semiconduttore

11. Legge di Shockley IS Dispositivi a semiconduttore

12. Breakdowndella giunzione Avalanche Tunneling Giunzioni sottili Dispositivi a semiconduttore

13. Meccanismi di breakdown • Dissipazione termica IR ≈T3exp(Eg/kBT) • Breakdown Zener o tunnel VR< 4Eg/q • Breakdown a valanga: ionizzazione da impatto VR> 4Eg/q Dispositivi a semiconduttore

14. Breakdown Dispositivi a semiconduttore

15. Dispositivi a semiconduttore

16. Applicazioni oltre uso come elemento circuitale Emettitore Cella solare Rivelatore Dispositivi a semiconduttore

17. Raddrizzatore Dispositivi a semiconduttore

18. Alimentatore cw Dispositivi a semiconduttore

19. Diodo Zener: stabilizzatore di tensione Dispositivi a semiconduttore

20. Applicazioni per: • Conversione Luce-corrente: rivelatori, celle solari • Conversione Corrente-luce: emettitori, laser Dispositivi a semiconduttore

21. Fotoconduttori Dispositivi a semiconduttore

22. Light-dependent resistor cell Dispositivi a semiconduttore

23. “ guadagno in corrente”: R Ok per elettrodi vicini, campi intensi Fotodiodo p-n: -giunzione polarizzata inversamente -Assorbimento nella regione di svuotamento -Separazione cariche Dispositivi a semiconduttore

24. Fotodiodi e fotodiodi a valanga • Si 300-1100nm • Ge 800-1700nm • InGaAs 800-1800nm • GaP 150-500 nm Dispositivi a semiconduttore

25. Dispositivi a semiconduttore

26. Caratteristiche principali fotodiodo • Responsivity (A/W) • Corrente di buio • Noise equivalent power (NEP): minima potenza ottica rivelabile confrontata con la corrente di rumore IN • NEP=IN/SR • SR=peak radiant sensitivity Dipende dall’area del PD Dispositivi a semiconduttore

27. Circuito equivalente di un PD NON C’È AMPLIFICAZIONE : NO GAIN!! Alta efficienza: spessore adeguato regione svuotamento Risposta veloce: piccola capacità, giunzione sottile per ridurre tempo di transito Dispositivi a semiconduttore

28. Efficienza quantica  Assorbimento max=1.24/ (µm)  Intrappolamento portatori Dispositivi a semiconduttore

29. Risposta temporale: • Diffusione portatori: giunzione superficiale • Tempo drift nella regione svuotamento: regione svuotamento sottile ( aumento capacità) PIN diode • Capacità regione svuotamento Dispositivi a semiconduttore

30. Rumore PD Background esterno Generazione termica ( PD raffreddato) Rumore carico Dispositivi a semiconduttore

31. Per avere guadagno: Avalanche PD M=fattore moltiplicazione Tipico fattore moltiplicazione ≈103-104 Problemi: Area piccola (≈ 100 µm diametro) per risposta temporale 40-50 ps. Limite nel rumore e capacità. Dispositivi a semiconduttore

32. Limiti uso APD: Rumore: la moltiplicazione a valanga è un processo random: due coppie a distanza fissata non subiscono la stessa moltiplicazione. Cresce se i coefficienti di ionizzazione per elettroni e lacune sono simili. Se an>>ap e- produce ne- Se an≈ ap contano molto fluttuazioni Timing: indeterminazione innesco valanga ( decina ps) Differenti realizzazioni determinano diverse caratteristiche Dispositivi a semiconduttore

33. Stab. termica Dispositivi a semiconduttore

34. APD Specs Dispositivi a semiconduttore

35. APD specs Dispositivi a semiconduttore