ФКСВ Кашурников / Билеты по ФКСВ кашурникова 8 сем-1
.pdfБилеты по ФКСВ кашурникова 8 сем
Билеты по ФКСВ кашурникова 8 сем
1 Подвижность носителей в полупроводнике Из конца 2 лекции
2 Примесный полупроводник. Концентрация донорных и акцепторных носителей
3 Температурная зависимость концентрации носителей в примесном полупроводнике (лекция 1 - 60 минута примерно)
4 Квазиуровень ферми в собственном полупроводнике
5 Рассеяние электронов на фононах. Время рассеяния. Температурная зависимость.
6 Полупроводники в сильных электрических полях. Разогрев электронно-дырочного газа.
7 BAX N-типа в многодолинных полупроводниках. Эффект Ганна 8 Ударная ионизация. Эффект Зинера
9 Равновесные и неравновесные носители заряда. Квазиуровни Ферми.
10 Биполярная и монополярная оптическая генерация
11 Межзонная излучательная рекомбинация. Линейная и
квадратичная рекомбинация.
12 Ударная (Оже) рекомбинация
13 Рекомбинация через ловушки. Центры захвата.
14 Диффузионный и дрейфовый токи. Соотношения Эйнштейна.
15 Диффузия и дрейф для монополярной проводимости
16 Диффузия и дрейф в примесном полупроводнике
17 Диффузия и дрейф в почти собственном полупроводнике
18 Контактные явления в полупроводниках. Распределение заряда, потенциала, искажение зон
19 Термоэлектронная работа выхода. Контакт металл-металл
20+21 Контакт металл-полупроводник. Распределение потенциала
22 Элементарное представление о p-n переходе. Выпрямление
24 Эффект Холла в полупроводниках. Холловская подвижность. Температура и полевая зависимость. Эффект Эттингсгаузена
1
28Фотопроводимость. Релаксационные процессы.
29Эффект Дембера
Важная сноска
2
1 Подвижность носителей в полупроводнике
Из конца 2 лекции
(не могу найти у кашурникова и в учебниках) Википедия:
Подвижность носителей заряда — это коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью носителей заряда и приложенным внешним электрическим полем.
Она определяет способность ионов, электронов и дырок в металлах и полупроводниках реагировать на внешнее воздействие.
Подвижность обозначается буквой μ. Её размерность — м²/(В·с) или см²/(В·с).
Фактически подвижность численно равна средней скорости носителей заряда при напряженности электрического поля в 1 В/м.
3
Понятие подвижности применяется в основном при слабых электрических полях, когда выполняется линейность по полю и нет значимого «разогрева» носителей
(из вот этой лекции ссылка на лекцию )
Как известно, уд. электропроводность определяется концентрацией и подвижностью носителей тока:
Χ = qnμ,
где q – заряд носителя в к.; n – число носителей в м3 ; μ – подвижность в м2 /В∙сек.
Подвижность прямо пропорциональна сп или средней длине свободного пробега lсп. Длина lсп тем больше, чем меньше дефектов содержит тот или иной полупроводниковый материал. С точки зрения практического использования полупроводников весьма важным является температурная зависимость подвижности. Оба параметра полупроводниковой структуры, т.е. эффективная масса m*n и время релаксации сп, являются температурно-зависимыми величинами. Однако в наибольшей степени эта зависимость проявляется для времени релаксации, которое в реальных полупроводниках определяется суммарной вероятностью рассеяния носителей заряда на всех дефектах кристаллической решетки. Как мы рассмотрели ранее, рассеяние носителей заряда может происходить:
на тепловых колебаниях решетки; на ионизированных и нейтральных примесных атомах; на дислокациях; на поверхностных состояниях;
4
пустых узлах и т.д.
В области низких температур (T500К) в атомарных (атомных) проводниках, к которым относятся, в частности, Ge и Si, основную роль играет рассеяние на акустических колебаниях. При этом длина свободного пробега электронов L не зависит от их энергии и уменьшается с повышением температуры пропорционально 1/T. Это связано с увеличением амплитуды тепловых колебаний, т.е. с увеличением вероятности процесса рассеяния.
tau = L/T
(Отсюда https://studfile.net/preview/9614469/page:30/ )
Коэффициенты диффузии связаны с подвижностями носителей соотношениями Эйнштейна
Dn = μnkT/e; Dp = μpkT/e.
5
2 Примесный полупроводник. Концентрация донорных и акцепторных носителей
вывод концентрации из статистики Примеси виды:
1) Рассмотрим кремний 4
добавили мышьяк (донорная примесь, n-тип)
Появляется концентрация носителей с отрицательным зарядом
Зона выглядит так
2) Добавим индий в тот же кремний
6
зона теперь выглядит так, как бы не
дозаполнена
Индий - акцептор, p - тип
Из Ашкрофта том 2 стр 203
7
8
Оценка энергии связи (не стал удалять, но может это и не надо):
Записали формулу энергии. Написали что пропорционален pr
пропорционален h, потом чему энергия пропорциональна.
Говорим что её производная равна нулю. а0 - боровский радиус
Получаем формулу для энергии, подставив боровский радиус.
Получили me^4/2h (тут h с крестом везде)
Энергия равна 13.6 эВ, или 1 ридберг
9
Далее пробуем типа уменьшить энергию Вводим эффективную массу порядка 0.1 от массы
Добавим в кулон диэлектрическую проницаемость Получаем 10^-2 эВ
Какие могут быть состояния у примесей. Может не быть частицы на
примеси. Может быть 1 электрон со спином вверх, вниз, и може
быть 2 электрона со спином вверх и вниз
10