VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Chia sẻ: Bui Tan Truong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

459
lượt xem 157
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

vật liệu điện là tất cả những chất liệu dùng để sản suất các thiết bị sử dụng trong lĩnh vực ngành điện. Thường được phân ra các vật liệu theo đặc điểm, tính chất và công dụng.tài liệu " Giáo trình vật liệu điện tử" Giáo trình vật liệu điện tử được biên soạn nhằm mục đích cung cấp thêm cho sinh viên những hiểu biết về vật lý hiện đại liên quan đến...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO KHOA ÑIEÄN TÖÛ ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM Boä Moân KYÕ Thuaät Ñieän Töû VAÄT LIEÄU ÑIEÄN - ÑIEÄN TÖÛ (VAÄT LIEÄU BAÙN DAÃN) Thöïc hieän: ThS. Phaïm Xuaân Hoå
KHAÙÍ QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Phaân bieät caùc chaát baùn daãn, daãn ñieän vaø caùch ñieän : Caáu truùc nguyeân töû cuûa Taàng daãn germanium ; silicon. Wg Wg Vuøng caám Chaát baùn daãn Chaát daãn ñieän Chaát caùch ñieän Taàng hoùa trò Ñôn chaát Hôïp chaát Baùn Nguyeân toá Ng/toá nhoùm daãn nhoùm IV AIIIBV GaAs thuaàn Ge vaø Si AIIBVI CdS
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Caáu truùc maïng tinh theå baùn daãn thuaàn : Lieân keát NGUYEÂN TÖÛ hoùa hoïc OÂ cô baûn trong caáu truùc maïng tinh theå OÂ cô sôû Ge vaø Si OÂ cô sôû cuûa GaAs Maïng baùn daãn thuaàn Si coù a = 5,43 A0 coù a= 5,65A0
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Nguyeân lyù daãn ñieän cuûa vaät lieäu baùn daãn thuaàn : E Electron töï do Loã troáng σ = ni .e.(μ N + μ P ) Ñieän daãn suaát :
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Maät ñoä ñieän tích ni phuï thuoäc raát nhieàu vaøo nhieät ñoä → Aûnh höôûng ñeán tính chaát daãn ñieän cuûa baùn daãn : 3 Wg Wg 2 ⎛2.π .k. ⎞ . m#.mP .e 3 ( 3 T ) − # 4 − 2k.T 2 ni= ⎜ = AT .e . 2⎟ 2.k .T 2 ⎝h⎠ N k : Haèng soá Boltzmann = 1,38.10- 23 (J/0K) ; e = 1,602.10-19C h ; Haèng soá Planck = 6,625.10- 34 (Js) ; m = 9,108.10- 31 Kg mN# : Si = 0,98m ; Ge = 1,64m ; GaAs = 0,067m mP# : Si = 0.49m ; Ge = 0,28m ; GaAs = 0,45m α (eV/0K) β (0K) Wg(0) (eV) α .T 2 4,37.10 - 4 Wg (T ) = Wg (0 ) − 1,17 636 Si T +β 4,77.10 - 4 0,74 235 Ge 5,40.10 - 4 1,519 204 GaAs
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Nguyeân lyù daãn ñieän cuûa vaät lieäu baùn daãn loaïi N : E P Electron töï do Loã troáng P P P σ = nd .e.μ N Ñieän daãn suaát :
KHAÙI QUAÙT VEÀ BAÙN DAÃN Nguyeân lyù daãn ñieän cuûa vaät lieäu baùn daãn loaïi P : E Electron töï do B B Loã troáng B B B σ = na .e.μ P Ñieän daãn suaát :
TIEÁP XUÙC P/N Haït taûi ña soá Haït taûi ña soá Haït Haït taûi taûi E thieåu thieåu soá soá Baùn daãn loaïi N Baùn daãn loaïi P UTX 1 ⎡ 2.ε . N a .U 0 ⎤ 2 dN = ⎢ kT Na . Nd ⎥ e. N d .(N a + N d )⎦ = U0 = U TX ln ⎣ dP ni2 e dN 1 ⎡ 2.ε . N d .U 0 ⎤ ε = εr ε0 2 =⎢ d N Na dP ⎥ e. N a .(N a + N d )⎦ = ⎣ d P Nd 1 7 ε 0 = 10 2 = 8,856.10 −12 F / m ⎡ 2.ε Na + Nd ⎤ 2 d = dN + dP = ⎢ U0 ⎥ 4.π .c ⎣e Na . Nd ⎦
TIEÁP XUÙC P/N
TIEÁP XUÙC P/N Doøng haït thieåu soá I0 EN Haït Haït Haït taûi ña soá Haït taûi ña soá taûi taûi thieåu thieåu I0 soá soá E Baùn daãn loaïi N Baùn daãn loaïi P ⎛ DP DN ⎞ Maät ñoä doøng J 0 = e.n ⎜ ⎜L N + L N ⎟ 2 ( A/ m2 ) ⎟ baõo hoøa ngöôïc i ⎝Pd N a⎠
TIEÁP XUÙC P/N
TIEÁP XUÙC P/N EN Haït Haït Doøng daãn thuaän ID Haït taûi ña soá Haït taûi ña soá taûi taûi thieåu thieåu soá soá ID E Baùn daãn loaïi N Baùn daãn loaïi P UD e .U Doøng ñieän daãn thuaän η .VT I = I 0 .e = I 0 .e k .T qua tieáp xuùc η : heä soá ñieàu chænh 1 < η
TIEÁP XUÙC P/N
TIEÁP XUÙC P/N Moät soá coâng thöùc quan troïng cuûa tieáp xuùc P/N : ⎛ e.U 0 ⎞ ⎛ e.U 0 ⎞ Quan heä giöõa haït = N a = PN . exp⎜ = N d = N P . exp⎜ ⎟; ⎟ P NN ña soá vaø thieåu soá P ⎝ k .T ⎠ ⎝ k .T ⎠ 1 ⎡ ε .e. Na . Nd ⎤ 2 −1 2 (F / m ) ε Ñieän dung rieâng cuûa CJ = =⎢ 2 ⎥ .U J d N + d P ⎣ 2.(Na + Nd )⎦ vuøng troáng CJ= C/s e. N a . N d + : pc nghòch Ñieän aùp treân tieáp U J = U0 ±U = d2 2.ε .(N a + N d ) xuùc khi tieáp xuùc - : pc thuaän ⎞ ⎛ U D .e = I0 .⎜ e η .k .T − 1 ⎟ UD (+) khi pc thuaän Doøng qua tieáp xuùc I ⎟ ⎜ theo höôùng töø P→N UD (-) khi pc nghòch ⎠ ⎝
DIODE BAÙN DAÃN Maët gheùp Caáu taïo : Ñieän tröôøng tieáp xuùc P Cathode Anode P N coù höôùng töø N ID Vuøng ngheøo Cathode (K) Anode (A) Kyù hieäu : Thöïc teá : vaøi chuïc mA UAK VBR Ñaëc tuyeán : 0v I0 0,6v 0,7v Ñieän aùp ñaùnh 2 1 thuûng Ñoaïn phaân cöïc thuaän Ñoaïn phaân cöïc nghòch + - - + A K A K Ñaëc tuyeán Voân-Ampe Phaân cöïc thuaän: chöa daãn 1 Phaân cöïc thuaän: daãn ñieån hình cuûa Diode 2
TIEÁP XUÙC P/N Hieän töôïng ñaùnh thuûng tieáp giaùp P/N : Ñaùnh thuûng thaùc luõ : Do haït - + A K Ñoaïn phaân cöïc nghòch thieåu soá taêng toác theo ñieän aùp UAK Vz gaây ion hoùa caùc nguyeân töû .6 .7 0v - + qua va chaïm → doøng thaùc luõ. Vuøng Zener A K Vuøng thaùc luõ (Vz) giaûm gaàn Ñoaïn phaân cöïc thuaän Izmax truïc tung khi taêng caùc kích Ñaëc tuyeán giôùi haïn thích trong lôùp P vaø N coâng suaát Ñaùnh thuûng xuyeân haàm : Khi maät ñoä tap chaát trong baùn daãn taêng → ETX lôùn gaây ra hieäu öùng xuyeân haàm loâi keùo caùc e- trong vuøng hoùa trò cuûa lôùp P vöôït qua UTX chaûy sang lôùp N Ñaùnh thuûng nhieät : Xaûy ra do tích luõy nhieät trong vuøng tieáp xuùc vöôït quaù giôùi haïn → Hö hoûng vónh vieãn tieáp xuùc
CAÙC LOÏAI DIODE BAÙN DAÃN Diode chænh löu : coù maët tieáp xuùc lôùn chòu doøng taûi cao thöôøng duøng naén doøng AC → DC Diode taùch soùng : söû duïng tieáp xuùc ñieåm ñeå ñieän dung beù → laøm vieäc ôû taàn soá cao Diode Zener : thöôøng baèng vaät lieäu Si chòu nhieät vaø toûa nhieät toát hoïat ñoäng chuû yeáu vuøng zener töø (1,8 ÷ 200)V Diode bieán dung : coù lôùp tieáp xuùc ñaëc bieät ñeå dieän dung khaù tuyeán tính vôùi ñieän aùp ngöôïc → taïo soùng ñieàu taàn deå ñieàu chænh taàn soá coäâng höôûng Diode phaùt quang : thöôøng duøng baùn daãn hôïp chaát coù möùc Wg thay ñoåi ñieàu chænh ñöôïc theo noàng ñoä taïp chaát, söû duïng yeáu toá phaùt saùng böôùc soùng λ nhìn thaáy ñöôïc khi phaân cöïc thuaän coù söï taùi hôïp e- vaø loã troáng
DIODE BAÙN DAÃN Aûnh höôûng cuûa ñieän dung diode : Taàn soá cao → XC nhoû gaây ngaén maïch XC = 1 π Taàn soá thaáp → XC lôùn gaàn nhö hôû maïch 2. . f .t CJ : Ñieän dung tieáp xuùc : CJ = ε.A/d . Aûnh höôûng lôùn khi diode chöa daãn C0 = CJ +CD CD = dQ/dV. Ñieän dung khueách taùn do ñieän tích phun vaøo vuøng baùn daãõn khi diode daãn RD rB Maïch thay theá Diode tính ñeán ñieän dung: C0 Maïch thay theá Diode taàn soá cao : CJ hay CD 1 L.ω = ⇒ L.C .ω 2 = 1 Khaéc phuïc aønh höôûng cuûa C C .ω → Duøng L maéc // diode
DIODE BAÙN DAÃN Aønh höôûng cuûa thôøi gian khoâi phuïc ngöôïc: Khi maïch chuyeån töø thôøi gian daãn sang ngöng daãn do caùc haït ñieän tích coøn löu laïi Thôøi gian + ôû N vaø – ôû P caàn thôøi gian trôû veà traïng suy giaûm tt thaùi ban ñaàu → giôùi haïn taàn soá laøm vieäc Thôøi gian duy trì tS Thôøi gian khoâi phuïc ngöôïc trr Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä: Nhieät ñoä aûnh höôûng thay ñoåi maät ñoä Doøng laøm ñieän tích ni , ñoàng thôøi laøm thay ñoåi ñieän vieäc aùp tieáp xuùc U0 vaø doøng ngöôïc baõo hoøa J0 → Diode ñöôïc öùng duïng laøm caûm bieán Suït aùp treân Diode nhieät