Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Физические основы электроники
Содержание
- 1. Физические основы электроники
- 2. Автор – доцент Рудь Виктор Васильевич2
- 3. 1. Элементы зонной теории твёрдого телаОбъектами исследования
- 4. 1.1. Модель атома и свойства электронаРис. 1.14
- 5. 5История развития представлений об атомах
- 6. СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ6Таблица 1.1
- 7. Универсальные физические постоянные микромира7
- 8. 8
- 9. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА ДЛЯ ВОДОРОДОПОДОБНЫХ АТОМНЫХ
- 10. КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА1. Главное квантовое число n =
- 11. Рис.1.2. Спектры энергий и частот водородоподобного атомааб11
- 12. Таблица 1.2. Основные сведения об оболочках12
- 13. Таблица 1.3. Основные сведения о подоболочках13
- 14. Рис. 1.3. ПОДОБОЛОЧКИ И ОРБИТАЛИ ОБОЛОЧКИ n=2АТОМНАЯ ОРБИТАЛЬ ПОДОБОЛОЧКИ 2SАТОМНЫЕ ОРБИТАЛИ ПОДОБОЛОЧКИ 2P2Py-АО2Pz-АО2Px-АО2S-АО14
- 15. 1.2. Понятие об энергетических уровнях и зонахРис.1.4. Энергетическая диаграмма уединённого атома15
- 16. Рис.1.5. Энергетическая диаграмма кристалла16
- 17. Рис.1.6. Схема расщепления энергетических уровней17
- 18. Пояснение процесса образования энергетических зон в кристалле18
- 19. Энергетические диаграммы материалов электроникиРис.1.719
- 20. Рис.1.8. Энергетическая диаграмма полупроводника типа i20
- 21. Классификация полупроводниковых материалов по составу и свойствамПо
- 22. Продолжение22
- 23. 1.3. Кристаллическая решёткаРис. 1.9.23
- 24. Рис. 1.10. Типы элементарных ячеек24
- 25. Рис. 1.11. Примеры ячеек кристаллических решёток25
- 26. Рис. 1.12. Индексы Миллера26
- 27. Рис.1.13. Кристаллические решётки полупроводников27
- 28. Рис.1.14. Типы химических связей в кристаллах28
- 29. Рис.1.15. Дефекты кристаллической решётки29
- 30. Рис.1.16. Дефекты кристаллической решётки30
- 31. 1.4. Основные выводы по разделу 1.Основные полупроводниковые
- 32. 2. Свойства полупроводников 2.1. Собственный полупроводникРис.2.132
- 33. Слайд 33
- 34. 2.2. Продолжение34
- 35. 2.3. Функция распределения Ферми-ДиракаРис.2.235
- 36. 2.4. Вероятность распределения электронов по энергетическим уровням в полупроводникеРис.2.3.36
- 37. 2.5.Уровень Ферми в собственном полупроводнике 37
- 38. 2.6. Эффективные массы электрона и дырки3838
- 39. Пояснение эффективной массы электронаВ вакууме свободный электрон
- 40. 2.7. Примесные полупроводникиОпределение понятия примесного полупроводника.Примеси в
- 41. 2.8. Полупроводник типа n41Рис.2.4
- 42. 2.9. Полупроводник типа p42Рис.2.5
- 43. 2.10. Соотношения между концентрациями подвижных зарядов в примесных полупроводниках432.112.122.132.14
- 44. 2.10. Продолжение44
- 45. 2.11. Зависимости равновесных концентраций подвижных зарядов от степени легирования полупроводников примесями45Рис.2.6
- 46. 2.12. Уровни Ферми в примесных полупроводниках46(2.21)Рис.2.7. Полупроводник n–типа
- 47. 2.12. Продолжение47(2.22)Рис.2.8. Полупроводник p–типа
- 48. 2.13. Зависимость уровней Ферми от концентраций примесей48Рис.2.9
- 49. 2.14. Механизмы образования подвижных зарядовабв49Рис.2.10
- 50. 2.15. Основные и неосновные носители зарядов50абРис.2.11
- 51. 2.16. Токи в полупроводнике. 2.16.1. Ток дрейфа.51
- 52. 2.16.2. Электропроводность полупроводников в электрическом полеабв52Рис.2.12
- 53. 2.16.3. Ток диффузии. Полный ток.53
- 54. 2.17. Время жизни неравновесных зарядов54(2.32)(2.33)Рис.2.13аб
- 55. 2.18. Диффузионная длина неравновесных зарядов55(2.34)(2.35)Рис.2.14аб
- 56. 2.4. Влияние поверхностных состояний56Рис.2.13
- 57. 2.5. Эффект внешнего поля57
- 58. Рис.2.15. Термическая ионизация (эффект Френкеля)58
- 59. Рис.2.16. Эффект Зинера (туннельный эффект)59
- 60. 2.6. Основные выводы по разделу 2В полупроводнике,
- 61. 3. Контактные явления. Контакты металл–полупроводник. 3.1.1. Работа выхода.61
- 62. Контактные явления. Работа выхода и контактная разность потенциалов62
- 63. Контакт металла с полупроводниками n–типа63
- 64. 3.1.2. Потенциальные барьеры на границе токопроводящих материалов и вакуума64
- 65. 3.2.1. Виды контактов металл–полупроводник. Условия реализацииТаблица 3.165
- 66. 3.2.2. Виды контактов металл–полупроводник. Выпрямляющие контакты66
- 67. 3.2.3. Виды контактов металл–полупроводник. Омические контакты.67
- 68. 3.2.4. Вольтамперные характеристики контактов металл–полупроводник68
- 69. Рис.3.8. Выпрямление на контакте металла с полупроводником n–типа69
- 70. Формулы для контактов металл–полупроводник70
- 71. Преобразование выражений (3.13…3.16)71
- 72. Выражения для δ0 и С072
- 73. Рис.3.9. Графики Δφ(U), I(U), δ(U) и C(U)73
- 74. Нормирование функций δ(U), Δφ(U) и С(U)74
- 75. Рис.3.10. Графики нормированных функций δ(U), Δφ(U) и С(U)75
- 76. 3.3. Основной вывод по разделу 3Существует два
- 77. 4. Электронно-дырочный переход 4.1. Структура электронно-дырочного переходаРис. 4.1.77
- 78. 4.2. Электронно–дырочный переход в состоянии равновесия 4.2.1. Контакт двух полупроводников. Рис.4.2. Образование p–n–перехода78
- 79. 4.2.2. Факторы динамического равновесияРис.4.379
- 80. 4.2.3. Равновесное состояние переходаРис. 4.480
- 81. 4.2.4. Распределение зарядов в p–n–переходе81Рис.4.5
- 82. Формулы к рис.4.582(4.2)(4.3)
- 83. 4.2.5. Распределение поля и потенциала в p–n–переходе83Рис.4.6абв
- 84. Формулы к рис.4.676(4.4)(4.5)84
- 85. 4.2.6. Энергетическая диаграмма p–n–перехода в равновесном состоянии85Рис.4.7
- 86. Формулы для равновесного p–n–перехода86
- 87. 4.2.7. Энергетическая диаграмма p–n–перехода при U > 087Рис.4.8
- 88. 4.2.8. Энергетическая диаграмма p–n-перехода при U < 088Рис.4.9
- 89. Формулы для неравновесного состояния перехода89
- 90. 4.3. Прямое и обратное включение р–п–перехода90Рис.4.10
- 91. 4.4. Инжекция и экстракция. Вольт–амперная характеристика р–п–перехода91
- 92. Аналитическое представление ВАХ(4.16)(4.17)(4.18)92
- 93. Вольтамперная характеристика p–n–переходаРис.4.1293
- 94. 4.5. Барьерная и диффузионная ёмкости р–п–перехода(4.19)(4.20)(4.21)94
- 95. Нормированные функции δ, Δφ, С и Е 95
- 96. Графики нормированных функций96
- 97. 4.5. Барьерная и диффузионная ёмкости р–п–перехода(4.22)(4.25)97
- 98. 98
- 99. 4.6. Инерционные свойства р–п–перехода99
- 100. 4.6. Основные выводы по разделу 4В р–п–переходе
- 101. 5. Физические явления, вызывающие отклонения от идеализированной модели р–п–перехода 5.1. Тепловой пробой81
- 102. 82
- 103. 5.2. Электрический (лавинный) пробой83
- 104. 5.3. Туннельный эффект84
- 105. 85
- 106. 5.4. Основные выводы по разделу 5Тепловой пробой
- 107. 6. Гетеропереходы87
- 108. 88
- 109. Основной вывод по разделу 6Переходы между полупроводниками с различной шириной запрещённой зоны обладают свойством односторонней проводимости.89
- 110. 7. Фотоэлектрические явления 7.1. Воздействие оптического излучения на полупроводник
- 111. 7.2. Фотопроводимость(7.6)
- 112. Слайд 112
- 113. 7.3. Фотогальванический эффект
- 114. Слайд 114
- 115. 7.4. Основные выводы по разделу 7Под действием
- 116. 8. Термоэлектрические явления в полупроводниках 8.1. Эффект Зеебека
- 117. Слайд 117
- 118. 8.2. Эффект Зеебека
- 119. 8.3. Основные выводы по разделу 8При различной
- 120. 9. Гальваномагнитный эффект Холла
- 121. Слайд 121
- 122. Основной вывод по разделу 9Под действием постоянного магнитного поля в полупроводнике возникает ЭДС.
- 123. 10. Электронная эмиссия 10.1. Термоэлектронная эмиссия
- 124. Слайд 124
- 125. 10.2. Вторичная эмиссия10.3. Автоэлектронная эмиссия
- 126. 10.4. Фотоэлектронная эмиссия
- 127. 10.5. Основные выводы по разделу 10В электровакуумных
- 128. 11. Электрический разряд в газе 11.1. Взаимодействие частиц в газовой среде
- 129. Слайд 129
- 130. 11.2. Виды электрических разрядов
- 131. Слайд 131
- 132. 11.3. Основной вывод по разделу 11Различают 4
- 133. ЛИТЕРАТУРА1. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые
- 134. Скачать презентанцию
Автор – доцент Рудь Виктор Васильевич2
Слайды и текст этой презентации
Слайд 31. Элементы зонной теории
твёрдого тела
Объектами исследования являются:
─ элементарные частицы,
─ ядра
атомов,
Слайд 9 РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА ДЛЯ ВОДОРОДОПОДОБНЫХ АТОМНЫХ СИСТЕМ
Ψ= Ψn,l,m(r,θ,φ),
l = 0,1,2,…,n-1, m = 0,±1,±2,…±l.
(1.11.а)
(1.12.а)
n
= 1,2,…,∞.,
(1.11.б)
(1.12.б)
9
Слайд 10КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА
1. Главное квантовое число n = 1, 2,…, ∞.
2.
Побочное (орбитальное или азимутальное) квантовое число l = 0, 1,
2,…, n – 1.3. Магнитное квантовое число m = 0, ± 1, ±2,…, ± l.
4. Спиновое квантовое число s = ± ½.
10
Слайд 14
Рис. 1.3. ПОДОБОЛОЧКИ И ОРБИТАЛИ ОБОЛОЧКИ n=2
АТОМНАЯ ОРБИТАЛЬ ПОДОБОЛОЧКИ 2S
АТОМНЫЕ
ОРБИТАЛИ ПОДОБОЛОЧКИ 2P
2Py-АО
2Pz-АО
2Px-АО
2S-АО
14
Слайд 151.2. Понятие об энергетических уровнях и зонах
Рис.1.4. Энергетическая диаграмма уединённого
атома
15
Слайд 21Классификация полупроводниковых
материалов по составу и свойствам
По составу:
простые (элементарные) Ge, Si,
Se,…;
на основе бинарных соединений AmBn;
трёхкомпонентные твёрдые растворы AxB1–xC,
ACyD1–y;четырёхкомпонентные твёрдые растворы
AxB1–xCyD1–y.
По свойствам:
собственные полупроводники (i–типа),
электронные полупроводники (n–типа),
дырочные полупроводники (p–типа).
21
Слайд 311.4. Основные выводы по разделу 1.
Основные полупроводниковые материалы, используемые в
электронике, – кремний, германий и арсенид галлия, – имеют кристаллическую
решётку типа алмаза. Для неё характерна ковалентная химическая связь.В полупроводнике присутствуют свободные носители заряда двух типов, – электроны проводимости и дырки.
31
Слайд 362.4. Вероятность распределения электронов по энергетическим уровням в полупроводнике
Рис.2.3.
36
Слайд 39Пояснение эффективной массы электрона
В вакууме свободный электрон движется с ускорением
а = E/mоe в поле E.
Электрон в кристалле движется с
ускорением а = E/mn, где mn – эффективная масса электрона, учитывающая взаимодействие электрона с полем кристаллической решётки.Величина mn зависит от направления движения электрона, так как электрон движется в разных направлениях в переменных полях с различными периодами, образуемых узлами кристаллической решётки, (см. рис.). Учитывая все возможные направления движения электрона и усредняя ускорение, приходим к понятию эффективной массы mn.
Аналогичные рассуждения можно провести по отношению к дырке и прийти к понятию эффективной массы дырки mp. Очевидно, mn ≠ mp.
39
39
Слайд 402.7. Примесные полупроводники
Определение понятия примесного полупроводника.
Примеси в простых полупроводниках.
Примеси в
сложных полупроводниках.
Электронные (типа n) и дырочные
(типа p)
полупроводники.40
Слайд 432.10. Соотношения между концентрациями
подвижных зарядов в примесных полупроводниках
43
2.11
2.12
2.13
2.14
Слайд 452.11. Зависимости равновесных концентраций
подвижных зарядов от степени легирования
полупроводников примесями
45
Рис.2.6
Слайд 602.6. Основные выводы по разделу 2
В полупроводнике, находящемся в состоянии
равновесия, распределение электронов по энергетическим уровням соответствует распределению Ферми–Дирака.
По типу
электропроводности полупроводники разделяются на собственные (полупроводники i–типа), электронные (полупроводники п–типа) и дырочные (полупроводники р–типа).Существует два вида направленного движения свободных носителей заряда в полупроводнике, – дрейф и диффузия.
Под действием внешнего электрического поля могут изменяться концентрации свободных носителей заряда в приповерхностном слое полупроводникового кристалла.
60
Слайд 763.3. Основной вывод по разделу 3
Существует два вида переходов металл–полупроводник,
– выпрямляющие переходы и омические контакты. Выпрямляющие переходы обладают свойством
односторонней проводимости. Омические контакты не обладают таким свойством.76
Слайд 784.2. Электронно–дырочный переход в состоянии равновесия 4.2.1. Контакт двух полупроводников. Рис.4.2.
Образование p–n–перехода
78
Слайд 1004.6. Основные выводы по разделу 4
В р–п–переходе образуются обеднённый слой,
внутреннее электрическое поле и потенциальный барьер.
При прямом включении р–п–переход обладает
малым сопротивлением, а при обратном включении – большим сопротивлением.Вольт–амперная характеристика р–п–перехода нелинейна.
Электронно–дырочный переход обладает барьерной и диффузионной ёмкостями. Барьерная ёмкость обусловлена зарядами примесных ионов, сосредоточенными в обеднённом слое. Диффузионная ёмкость обусловлена неравновесными свободными носителями заряда, сконцентрированными вне обеднённого слоя.
100
Слайд 1015. Физические явления, вызывающие отклонения от идеализированной модели р–п–перехода 5.1. Тепловой
пробой
81
Слайд 1065.4. Основные выводы по разделу 5
Тепловой пробой р–п–перехода обусловлен увеличением
концентраций свободных носителей заряда, сопровождающимся увеличением температуры полупроводника.
Лавинный пробой р–п–перехода
обусловлен увеличением концентраций свободных носителей заряда, происходящим в результате ударной ионизации атомов полупроводника.Туннельный пробой р–п–перехода обусловлен проникновением электронов сквозь потенциальный барьер, что возможно при больших значениях концентраций примесей в р– и п–области, а также при большом по модулю обратном напряжении, приложенном к переходу.
86
Слайд 109Основной вывод по разделу 6
Переходы между полупроводниками с различной шириной
запрещённой зоны обладают свойством односторонней проводимости.
89
Слайд 1157.4. Основные выводы по разделу 7
Под действием светового облучения может
происходить увеличение проводимости полупроводника.
При световом облучении р–п–перехода в нём возникает
фото–ЭДС.
Слайд 1198.3. Основные выводы по разделу 8
При различной температуре контактов в
цепи с термоэлементом появляется ЭДС.
При пропускании постоянного тока в спаях
термоэлемента происходит поглощение и выделение тепла.
Слайд 122Основной вывод по разделу 9
Под действием постоянного магнитного поля в
полупроводнике возникает ЭДС.
Слайд 12710.5. Основные выводы по разделу 10
В электровакуумных приборах используются 4
вида электронной эмиссии: 1) термоэлектронная эмиссия, – эмиссия электронов из катода
под действием тепловой энергии; 2) вторичная электронная эмиссия, – эмиссия электронов, происходящая при бомбардировке поверхности катода потоками электронов или ионов; 3) автоэлектронная эмиссия, – эмиссия электронов из катода под действием электрического поля; 4) фотоэлектронная эмиссия, – эмиссия электронов из катода под действием светового облучения.
Слайд 13211.3. Основной вывод по разделу 11
Различают 4 вида электрических разрядов
в газе: тихий разряд, тлеющий разряд, дуговой разряд и коронный
разряд.
Слайд 133ЛИТЕРАТУРА
1. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы.
– СПб.: Издательство «Лань», 2003.
2. Петров К. С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и
электроника. – СПб.: Питер, 2003.
3. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000.
4. Электронные приборы/ В. Н. Дулин, Н. А. Аваев, В. П. Дёмин и др.; Под ред. Г. Г. Шишкина. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Фридрихов С. А., Мовнин С. М. Физические основы электронной техники. – М.: Высшая школа, 1982.
6. Батушев В. А. Электронные приборы. – М.: Высшая школа, 1980.
7. Арефьев А.С., Рудь В.В. Физические основы электроники. –Самара: ООО «САМБР», 2006. – 52 с.
