31

Министерство образования и науки Российской Федерации

Севастопольский Государственный университет

Реферат

По дисциплине: «Физические основы электроники»

На тему: "Особые разделы физики. Ответы на контрольные вопросы".

Выполнила: ст. группы НЭб-31д

Бегосинская Е.Ю.

Проверил:

Макаров В.К.

Севастополь 2014

Содержание

1. Эффект Холла..................................................................................................4

1.1. Характер движения носителей заряда при наличии электрического и магнитного полей............................................................................................4

1.2.Определение критерия слабого магнитного поля.....................................5

1.3. Возникновение эффекта Холла в полупроводнике со смешанной проводимостью.................................................................................................5

1.4. Определение величины и знака холовской э.д.с.......................................5

1.5. Физическая информация при исследовании эффекта Холла....................6

2. Исследование температурной зависимости э.д.с. полупроводников.............8

2.1. Возникновение термо-э.д.с. в полупроводнике смешанного типа проводимости...................................................................................................8

2.2. Физический смысл кооф.-та «а»................................................................9

2.3. Величина кооф.-та термо-э.д.с в полупроводнике, чем определяется…10

2.4. Ход температурной зависимости кооф.-та «а» для полупроводника n-типа.....................................................................................................................10

3. Эффект поля........................................................................................................11

3.1. Эффект поля в п/п. В чем заключается.....................................................11

3.2. Поверхностная проводимость, от чего она зависит................................12

3.3. Диффузное рассеяние и его влияние на подвижность носителей заряда.13

3.4. Экспериментальная и теоретическая зависимость поверхностной проводимости от индуцированного заряда. Причины различия....................14

3.5. Структура и механизм работы МДП-транзистора.....................................15

3.6. Канал. Виды каналов и их различия.............................................................18

4. Кооф. поглощения света в п/п..............................................................................19

4.1. Собственное и фундаментальное поглощение. Типы оптических переходов..........................................................................................................19

4.2. Чем определяется плотность состояний электронов в разрешенной зоне..................................................................................................................21

4.3. Чем различаются спектры поглощения для разрешенных и запрещенных прямых межзонных переходов........................................................................22

4.4. Метод определения спектра поглощения полупроводника по спектру его пропускания....................................................................................................23

4.5. Методика определения ширины запрещенной зоны п/п по спектру пропускания.......................................................................................................24

5. Фотопроводимость................................................................................................24

5.1. Внутренний эффект...................................................................................24

5.2. Прямые и направленные переходы электронов.......................................24

5.3. Определение времени релаксации носителей заряда...............................25

5.4. Физический смысл понятия «квантовый выход»........................................25

5.5. Изменение неравновесной концентрации носителей при включении-выключении света при дельта t стремящемся к нулю……………………..…25

5.6. Понятие эффективного времени жизни.....................................................26

5.7. Дабаевская длина экранирования.............................................................26

6. Фотовольтаический эффект..............................................................................26

6.1. Понятие фотовольтаического эффекта....................................................26

6.2. Физические процессы, происходящие в фотодиоде при его освещении..26

6.3. Суть вентильного и фотодиодного режима работы фотодиода..............28

6.4. Отличие световых хар-к фотодиода в вентильном и фотодиодном режимах................................................................................................................29

Список использованых источников………………………………………….…31

1. Эффект Холла.

1.1. Характер движения носителей заряда при наличии электрического и магнитного полей

Эффектом Холла называется возникновение поперечного электрического поля и разности потенциалов в проводнике или полупроводнике, по которым проходит электрический ток, при помещении их в магнитное поле, перпендикулярное к направлению тока. 

Если в магнитное поле с индукцией B поместить проводник или электронный полупроводник, по которому течет электрический ток плотности j, то на электроны, движущиеся со скоростью v в магнитном поле, действует сила Лоренца F, отклоняющая их в определенную сторону . 

На противоположной  стороне скапливаются положительные заряды.

В дырочном полупроводнике знаки зарядов на поверхностях меняются на противоположные.  

На заряженную частицу, движущуюся со скоростью v в электрическом и магнитном полях действует сила Лоренца F:

Fл=Fл.электрич+Fл.магнитн=q*E+q*(v*B)

E – напряженность эл.поля

B – индукция магн. Поля

q – заряд электрона

При наличии взаимно перпендикулярных эл. и магн. полей в неограниченном образце, заряженная частица будет двигаться по циклоиде с периодом, равным времени релаксации τ. В ограниченном образце в направлении, ерпендикулярном v и B появляется составляющая эл. Поля Eн, которая выпрямит траектории носителей заряда, имеющие среднюю скорость. Из-за разницы силы Холовского поля и силы Лоренца быстрые и медленные носители заряда отклоняются в разные стороны (т.к. на медленные сильней действует Холовское поле, а на быстрые – Лоренца).

1.2. Определение критерия слабого магнитного поля

Под слабым магнитным полем понимают такое поле, для которого время релаксации носителя заряда τ  много меньше его периода обращения по круговой орбите, возникающей под воздействием магнитного поля.Т.е. τ<<Тс

1.3. Обьяснить возникновение эффекта Холла в полупроводнике со смешанной проводимостью

Если полупроводник имеет смешанную или собственную проводимость, то проходящий в полупроводниковой пластинке ток обусловлен движением дырок и электронов в противоположных направлениях. Следовательно, направления отклонения дырок и электронов под действием магнитного поля совпадают: и те, и другие отклоняются к одной грани пластинки. Возникающая разность потенциалов Холла, величина и знак  в этом случае будут зависеть от соотношения концентраций и подвижностей дырок и электронов и могут быть равны нулю. Другими словами – в собственном полупроводнике эффект Холла будет существовать за счет подвижности электронов, электроны «обгоняют» дырки при совместном движении в одну сторону.

1.4. Чем определяется величина и знак холовской э.Д.С

По знаку кооф.-та Холла можно судить о знаке носителей заряда в данном материале: Rn=-r/q*n Rp=r/q*p, где r- Холл фактор и зависит от механизма рассеивания носителей заряда в полупроводнике. В случае смешанной проводимости знак коофициента Холла определяется соотношением концентрации и подвижности дырок и электронов. Например, в собственном полупроводнике, когда n=p, кооф. Холла чаще всего отрицателен, потому что подвижность электронов больше.

Величина ЭДС Холла определяется векторным произведением тока I и магнитной индукции B. Знак ЭДС Холла легко определить по правилу левой руки. Отогнув в сторону большой палец, найдем направление смещения основных носителей заряда для данного типа полупроводника. Рассчитывается ЭДС Холла так

U_x=R_x(IB/b) ,

где R_x - постоянная Холла R=-A/(nq) - для n-полупроводника, R=B/(pq) - для p-полупроводника,( n и p концентрации электронов и дырок); A и B - коэффициенты, значения которых от 0.5 до 2.0 для различных образцов. В сильных полях или для вырожденных полупроводников A=B=1.0. Для монокристаллических образцов с совершенной структурой A=B=3 /8.

По измерению ЭДС Холла можно определить знак носителей заряда, рассчитать их концентрацию и подвижность.

, : Rn=-r/q*n