Материалы для электротехники. Полупроводники

Содержание

Слайд 2

Материалы

Материалы

Слайд 3

Электрические свойства полупроводников

Si, Ge -4e

А(II)В(VI) CdS, CdTe, α-ZnS
А(III)В(V) GaAs, GaP,
InSb, InP,

Электрические свойства полупроводников Si, Ge -4e А(II)В(VI) CdS, CdTe, α-ZnS А(III)В(V) GaAs,
AlP, AlSb,

Алмаз

Слайд 4

Si, Ge связь
(4e)+(4e)=8 e оболочка
ковалентная неполярная

А(II)В(VI),
IIB (Zn, Cd)+VIA (S, Se, Te)
A

Si, Ge связь (4e)+(4e)=8 e оболочка ковалентная неполярная А(II)В(VI), IIB (Zn, Cd)+VIA
(2e)+B (6e)=8 e оболочка

А(III)В(V)
IIIA (B, Al, Ga, In)+VB (N, P, As, Sb)
A (3e)+B (5e)=8 e оболочка

A→B, ковалентная полярная
Халькогениды свинца
– ионная связь
Zср=(ZA+ZB)

Слайд 5

Собственные носители заряда

а – образование носителей заряда,
б – энергетическая шкала,
в –

Собственные носители заряда а – образование носителей заряда, б – энергетическая шкала,
перемещение носителей заряда под действием напряжения
Связанная пара электрон-дырка - экситон

Слайд 6

Примесные носители заряда

Примесь Sb (5e)

Примесь In (3e)

Донор е
электронная проводимость
n-типа (negative)

Акцептор е

Примесные носители заряда Примесь Sb (5e) Примесь In (3e) Донор е электронная

дырочная проводимость
p-типа (positive)

Слайд 7

Фотопроводимость

Фоторезисторы
CdS, ZnS, CdSe
Фотореле, сигнализация,
датчики наличия, датчики
светоосвещенности

Фотопроводимость Фоторезисторы CdS, ZnS, CdSe Фотореле, сигнализация, датчики наличия, датчики светоосвещенности

Слайд 8

p-n (электронно-дырочный) переход

Диффузия носителей заряда

Возникновение слоя двойного заряда – запирающего слоя

p-n (электронно-дырочный) переход Диффузия носителей заряда Возникновение слоя двойного заряда – запирающего слоя

Слайд 9

Прямое включение p-n перехода

+ источника к р-области
источника к n-области
Движение е источника

Прямое включение p-n перехода + источника к р-области источника к n-области Движение
увеличивает поток носителей
Высота барьера понижается
При ↑ силы тока, напряжение ↑

Слайд 10

Обратное включение p-n перехода

- источника к р-области
+ источника к n-области
Поток носителей

Обратное включение p-n перехода - источника к р-области + источника к n-области
не меняется
Высота барьера увеличивается
При ↑ силы тока,
напряжение const

Слайд 11

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) p-n перехода

Транзисторы
Фотодиоды
Стабилизаторы напряжения
Полупроводниковые лазеры
Солнечные батареи
Микросхемы

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) p-n перехода Транзисторы Фотодиоды Стабилизаторы напряжения Полупроводниковые лазеры Солнечные батареи Микросхемы

Слайд 12

ВЫВОДЫ

P-n переход образуется на границах p- и n- областей, созданных в кристалле

ВЫВОДЫ P-n переход образуется на границах p- и n- областей, созданных в
полупроводника

В результате диффузии в p-n переходе возникает электрическое поле – потенциальный барьер, препятствующий выравниванию концентраций носителей заряда.

При обратном подключении источника тока потенциальный барьер повышается и через p-n переход ток практически не идет.

При прямом подключении источника тока потенциальный барьер понижается и через p-n переход идет ток

Слайд 17

General Electric
1962
GaAs
красный
зеленый

Синий
GaN 1971
(Тпл=20000С
р=40 атм)

Исаму Акасаки,
Хироси Амано
Сюдзи Накамура
Дешевый синтез

General Electric 1962 GaAs красный зеленый Синий GaN 1971 (Тпл=20000С р=40 атм)
синего
Светодиода, 1990

История создания светодиода

Генри Раунд
Маркони Рабс, 1903
синий, SiC

Жорес Алферов
Гетероструктуры, 1970

Слайд 19

Принцип работы транзистора

Ток не идет

Принцип работы транзистора Ток не идет

Слайд 20

Принцип работы транзистора

Ток идет

Принцип работы транзистора Ток идет

Слайд 21

Принцип работы компьютера

Принцип работы компьютера

Слайд 22

Гетероструктура — полупроводниковая структура с несколькими p-n гетеропереходами (ГП);. Между двумя различными

Гетероструктура — полупроводниковая структура с несколькими p-n гетеропереходами (ГП);. Между двумя различными
материалами формируется ГП, на котором возможна повышенная концентрация носителей, и отсюда — вырожденный двумерный электронный газ. Возможность изменять на границах ГП ширину запрещенной зоны и диэлектрическую проницаемость позволяет в гетереструктурах эффективно управлять движением носителей заряда, их рекомбинацией, а также управлять световыми потоками внутри гетереструктур.

Гетероструктура

Жорес Алферов, Герберт Крёмер, Нобелевская премия 2000

Слайд 23

Применение гетероструктурных транзисторов

Применение гетероструктурных транзисторов

Слайд 24

Закон Мура

Закон Мура

Слайд 25

Схема производства ИМС

Схема производства ИМС

Слайд 26

Метод направленной кристаллизации
Ян Чохральский 1916

Метод направленной кристаллизации Ян Чохральский 1916

Слайд 27

Литография – формирование отверстий в масках

Фоторезист - вещество в котором под воздействием

Литография – формирование отверстий в масках Фоторезист - вещество в котором под
излучения протекают хим. реакции

Слайд 28

Фотолитография →Рентгенолитография →Электроионолитография

Фотолитография →Рентгенолитография →Электроионолитография

Слайд 29

Легирование – локальное введение в подложку донорных или акцепторных примесей, для образования

Легирование – локальное введение в подложку донорных или акцепторных примесей, для образования p-n переходов
p-n переходов

Слайд 30

Легирование – локальное введение в подложку донорных или акцепторных примесей, для образования

Легирование – локальное введение в подложку донорных или акцепторных примесей, для образования p-n переходов
p-n переходов

Слайд 31

Транзисторное радио, 1953

Транзисторное радио, 1953

Слайд 32

45-нанометровый р-канальный транзистор

45-нанометровый р-канальный транзистор

Слайд 33

Полупроводниковые (ПП)
материалы

Полупроводниковые (ПП) материалы

Слайд 34

Простые ПП

Si, Ge, Si-Ge (быстродействие в 2-4 раза↑),
C (ал­маз и

Простые ПП Si, Ge, Si-Ge (быстродействие в 2-4 раза↑), C (ал­маз и
гра­фит), α-Sn (се­рое оло­во), Se, Te

Слайд 35

Элементарные ПП и ПП соединения

Элементарные ПП и ПП соединения

Слайд 36

Полупроводниковые соединения

Полупроводниковые соединения

Слайд 37

Полупроводниковые соединения

Полупроводниковые соединения

Слайд 38

Со­еди­не­ния AIIIBV

GaAs, InP, InAs, InSb, GaР

(GaxAl1-xAs, GaAsxP1-x, GaxIn1-xP, GaxIn1-xAsyP1-y)

A=B, Al,

Со­еди­не­ния AIIIBV GaAs, InP, InAs, InSb, GaР (GaxAl1-xAs, GaAsxP1-x, GaxIn1-xP, GaxIn1-xAsyP1-y) A=B,
Ga, In; B=P, As, Sb

A=B, Al, Ga, In; B=N

Имя файла: Материалы-для-электротехники.-Полупроводники.pptx
Количество просмотров: 107
Количество скачиваний: 2