рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Краткие теоретические сведения

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Краткие теоретические сведения

Краткие теоретические сведения - раздел Образование, Приведены краткие теоретические сведения по разделу Контакты Полупроводника С Металлом Или С Другим Полупроводник...

Контакты полупроводника с металлом или с другим полупроводником обладают иногда выпрямляющими свойствами, т. е. значительно эффективнее пропускают ток в одном направлении, чем в обратном. Это происходит потому, что в приконтактной области изменяется концентрация или даже тип носителей заряда, т. е. образуется пространственный заряд, обеспечивающий контактную разность потенциалов, необходимую для выравнивания (в состоянии равновесия) уровней Ферми по обе стороны контакта.

В отличие от металлов, в полупроводниках эта область оказывается достаточно широкой, чтобы при малой концентрации носителей обеспечить нужный перепад потенциала. Если знак контактной разности потенциалов таков, что концентрация носителей в приконтактной области становится меньшей, чем в объёме полупроводника, то приконтактный слой определяет сопротивление всей системы. Внешняя разность потенциалов дополнительно уменьшает число носителей в приконтактной области, если она добавляется к контактной разности потенциалов или, наоборот, увеличивает их концентрацию, если знак её противоположен. Таким образом, сопротивление контакта для токов в прямом и обратном направлениях существенно различаются, что и обеспечивает выпрямляющие свойства контакта.

Такие контакты явились первыми полупроводниковыми приборами (выпрямители, детекторы), однако развитие полупроводниковой электроники началось лишь после того, как были созданы р-п переходы - контакты областей полупроводника с разным типом проводимости внутри единого полупроводникового кристалла. Контактная разность потенциалов в этом случае близка к ширине запрещенной зоны, так как уровень Ферми (уровень W_F на рис. 11.1) в п- области лежит вблизи дна зоны проводимости W_С (рис. 11.1), а в р-области - вблизи валентной зоны W_V (рис. 11.1). Уменьшающая её внешняя разность потенциалов вызывает диффузионные потоки электронов в р-область и дырок в n-область (инжекцию неосновных носителей тока). В обратном направлении р-п переход практически не пропускает ток, т.к. оба типа носителей оттягиваются от области перехода. В полупроводниках с большой длиной диффузии, таких, как Gеи Si, инжектированные одним р-п -переходом неравновесные носители могут достигать другого, близко расположенного р-п перехода, и существенно определять ток через него. Возможно изменение тока через р-п переход, при создании вблизи него неравновесных носителей каким-либо другим способом, например освещением. Первая из этих возможностей управления током р-п перехода (инжекция) является физической основой действия транзистора, а вторая (фотоэдс) - фотодиода и солнечных батарей.

На рис. 11.1 приведены зонные диаграммы, иллюстрирующие этапы формирования электронно-дырочного перехода.

Рис. 11.1. Зонные диаграммы

Границу, где уровень Ферми пересекает середину запрещенной зоны, называют физическим р-п переходом.

Вольтамперная характеристика р-п перехода (диода) с приложенным внешним напряжением U будет иметь следующий вид:

где β – коэффициент, характеризующий свойства р-п перехода; i_C – плотность тока насыщения.

На рис. 11.2 изображена вольтамперная характеристика р-п перехода:

Рис. 11.2. Вольтамперная характеристика р-п перехода

На рис. 11.2 U_пр – максимальное падение напряжения на диоде, при пропускании через него тока в прямом направлении; i_C – ток насыщения, максимальный ток проходящий через диод, при пропускании через него обратного тока.

Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с генерацией ЭДС при воздействии излучения на область р-п перехода, называются фотоэлементами. Фотоэлементы служат преобразователями световой энергии в электрическую. Некоторой разновидностью фотоэлементов являются солнечные элементы, предназначенные для преобразования солнечных лучей в электрическую энергию. Совокупность электрически соединенных фотоэлементов называется солнечной батареей.

В фотодиодах на основе р-п - переходов используется эффект разделения на границе электронно-дырочного перехода созданных оптическим излучением неосновных неравновесных носителей. На рис. 11.3 схематически изображен фотодиод и схема его включения.

Вольтамперная характеристика для активного режима работы (приложено внешнее напряжение) имеет вид:

(11.1)

Рассмотрим два частных случая уравнения (1.38).

1. Режим холостого хода (разомкнутая цепь). Ток во внешней цепи отсутствует (i = 0), а напряжение на выводах фотоэлемента будет максимальным и равным ЭДС фотоэлемента. Он определяется, по непосредственно подключенному вольтметру к выходам фотодиода.

2. Режим короткого замыкания. При этом напряжение на выводах фотодиода отсутствует, а сила тока равна силе фототока.

Основными характеристиками фотодиодов является зависимость фототока и фотоэдс от светового потока, падающего на элемент.

Рис. 11.3. Схема функциональная включения фотодиода

Световая характеристика представляет собой зависимость величины фототока i_Ф от светового потока Е, падающего на фотоэлемент. Количество электронно-дырочных пар, образующихся в фотоэлементе при освещении, пропорционально количеству фотонов, падающих на фотоэлемент. Поэтому фототок будет пропорционален величине светового потока:

, (11.2)

где K – коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров фотоэлемента.

Подставив выражение (11.1) в (1.40) получим зависимость силы тока в цепи фотодиода от светового потока Еи напряжения на фотодиоде U.

. (11.3)

При неизменном напряжении U на фотодиоде зависимость тока от светового потока будет иметь линейный характер.

11.4. Используемое оборудование

«Модуль питания», модуль «Барьерный эффект. Фотопроводимость», «Функциональный генератор», модуль «Мультиметры», USB – осциллограф, минимодуль, соединительные проводники.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Приведены краткие теоретические сведения по разделу

На сайте allrefs.net читайте: Приведены краткие теоретические сведения по разделу. К... Рецензент...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Краткие теоретические сведения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
1. При выполнении работ на металлических корпусах приборов при нарушении изоляции может, возникнуть опасное для жизни человека напряжение. В связи с этим запрещаетсясамостоя

ДИЭЛЕКТРИКИ
Диэлектрические материалы имеют молекулярное или ионное строение. Молекулы, в свою очередь, образованы из атомов, атомы и ионы – из электронов и положительно заряженных ядер. При эт

Краткие теоретические сведения
В отсутствие внешнего электрического поля все связанные и свободные заряженные частицы диэлектрика, а также его полярные молекулы (диполи) расположены таким образом, что общий элек

Программа работы
1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы. 2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе. 3. При озн

Краткие теоретические сведения
Диэлектрическая проницаемость e зависит от концентрации молекул п диэлектрика и поляризуемости a каждой молекулы. В свою очередь, п и a зависят от природы диэлектрик

Краткие теоретические сведения
Активными называют диэлектрики, свойствами которых есть возможность управлять с помощью внешних энергетических воздействий и использовать эти воздействия для создания функциональных

Краткие теоретические сведения
К пьезоэлектрикам относят диэлектрики, которые обладают сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризац

Краткие теоретические сведения
Пробой - потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля - может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электро

ПРОВОДНИКИ
К проводникам электрического тока относятся как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твердыми п

Краткие теоретические сведения
С позиции классической электронной теории металлы рассматриваются как система, состоящая из положительных ионов, образующих узлы кристаллической решетки, и свободных (коллективиз

Краткие теоретические сведения
Концентрация п электронов проводимости в металлических проводниках от температуры не зависит, однако от температуры зависит их подвижность а. С увеличением температур

Краткие теоретические сведения
При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянский физик А. Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории,

ПОЛУПРОВОДНИКИ
Большая группа материалов с электронной п и дырочной р проводимостью, удельное сопротивление r которых при температуре 20 °С больше, чем у проводников, но меньше, чем

Краткие теоретические сведения
При температуре 0 К и в отсутствие другого энергетического воздействия все валентные электроны полупроводниканаходятся на энергетических уровнях ВЗ. В этом

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные типы магнитного состояния вещества. Все вещества в природе считаются магнетиками, так как они обладают определенными магнитными свойствами и соответствующим образом взаимо

Краткие теоретические сведения
Метод измерения.Основными свойствами магнитотвердых материалов являются коэффициент возврата µΔ и удельная магнитная энергия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перечень и объем выполнения лабораторных работ, приведенных в Методических указаниях, соответствует рабочей программе дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловеден

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов : Учебн. для вузов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2004. – 519

Коловский Алексей Владимирович
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания Редактор Н. Я. Бодягина Корректор