25
Βασικές Αρχές Ημιαγωγών Από S.N. Kassap Αρχές Ηλεκτρονικών Υλικών και Διατάξεων

ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Βασικές Αρχές Ημιαγωγών

Από S.N. KassapΑρχές Ηλεκτρονικών Υλικών και Διατάξεων

Page 2: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Οπτική Απορόφηση Ι

Page 3: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Οπτική Απορόφηση ΙΙ

Page 4: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Ημιαγωγοί Αμέσου Χάσματος

Page 5: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Ημιαγωγοί Αμέσου Χάσματος

Page 6: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Ημιαγωγοί Εμμέσου Χάσματος

Page 7: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Ημιαγωγικές ΔιατάξειςΟι ημιαγωγικές διατάξεις είναι συνδυασμοί ημιαγωγών-

μετάλλων-διηλεκτρικών που βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τουςπροκειμένου να παρουσιάζουν συγκεκριμένες ηλεκτρικές ή/καιοπτο-ηλεκτρονικές δράσεις (functions) όπως:• Ανόρθωση ρεύματος• Ενίσχυση ρεύματος• Εκπομπή φωτός• Παραγωγή ρεύματος από φως, κλπ

Οι βασικότερες και απλούστερες διατάξεις με τις οποίες θαασχοληθούμε είναι:• Δίοδος p-n – Ηλιακές Κυψέλλες• Δίοδος φωτοεκπομπής (Light Emitting Diode – LED)

Page 8: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Δίοδος p-nΕπαφή p- τύπου ημιαγωγού με n-τύπου ημιαγωγό

Page 9: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Άσκηση Φαινομένου Hall

Page 10: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

H Δύναμη Lorentz→→→

×−= BvqFL

Page 11: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Τάση και Σταθερά Hall

BqNdIVH ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=

IBdV

BJE

R H

zx

yH ==

eNR

eH

1−=

ρμμ

ρμ

ρμσ =⇔=⇔−=⇔−=−=

HH

eNR

ee RR

eNeN

eH

1

1

Page 12: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

H πειραματική διάταξη

GeGe

VV

AA++ --

Mέτρηση 1: I‐V εκτός ΜαγνητικούπεδίουV

I

Νόμος OhmKλίση R

I SLSLR ρ=

Page 13: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

H πειραματική διάταξη ΙΙ

Mέτρηση 2: VΗ εντός Μαγνητικούπεδίου

GeGe

VV

AA++ --

VH BIdV

IBdVR

H

HH

⋅⋅=

==

ρμ

ρμ

eNR

eH

1−=

Page 14: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Aποτελέσματα για την Εργασία

• Αντίσταση δοκιμίου (Ohm)• Ειδική αντίσταση doped Ge (Ohm)• Είδος φορέων – ηλεκτρόνια ή οπές? (Hall)• Πυκνότητα φορέων (Hall)• Ευκινησία φορέων

Page 15: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Άσκηση Φωτοβολταϊκού

Page 16: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Αρχή Λειτουργίας ΗλιακήςΚυψέλλης

n-type

p-typeΠεριοχή Απογύμνωσης Ε

Αντιανακλαστικό στρώμα

Ι

Πίσω επαφή

Μπρος επαφή

Page 17: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Πειραματική Διάταξη

nn pp

AA

VVΙ (Α)

V(V

)

P (W)

Απόδοσηα=100% Pmax / Pin

Ι - V

V~Pin

Page 18: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Άσκηση Φωτοαγωγιμότητας

Page 19: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων
Page 20: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων
Page 21: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων
Page 22: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων

Πειραματικό μέρος

Page 23: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων
Page 24: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων
Page 25: ΒασικέςΑρχέςΗμιαγωγώνusers.uoi.gr/ppats/Lab Materials III/Lactures-Lab-III.pdfΗμιαγωγικέςΔιατάξεις Οιημιαγωγικέςδιατάξειςείναισυνδυασμοίημιαγωγών-μετάλλων