ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Φυσική Στερεάς Κατάστασης Ημιαγωγοί Διδάσκων: Καθηγητής Γεώργιος Α. Ευαγγελάκης

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Ημιαγωγοί X (ορθός χώρος)

Ζώνες ελεύθερων ηλεκτρονίων προέλευση των ενεργειακών ζωνών Na: 1s22s22p63s1 Απαγορευτική αρχή του Pauli.

Πως σχηματίζεται μία ενεργειακή ζώνη Ελεύθερα ηλεκτρόνια σε μέταλλα: U 0 λόγω μεγάλης πυκνότητας ηλεκτρονίων και μικρού μήκους ηλεκτροστατικής θωράκισης. σκέδαση Κυματοσυνάρτησης από το περιοδικό δυναμικόστάσιμο κύμα όταν K= np/a.

Πολλαπλές ζώνες

Σχηματισμός ενεργειακού χάσματος

Ηλεκτρονική δομή Si και GaAs Ημιαγωγός εμέσου χάσματος Ημιαγωγός άμεσου χάσματος

Ηλεκτρόνια και οπές

Πυκνότητα ηλεκτρικών φορέων Παραβολή (ελεύθερο ηλεκτρόνιο ηλεκτρόνιο: Οπή: m*: ενεργός μάζα

f(E) και D(E) Ενδογενής ημιαγωγός Ημιαγωγός με προσμίξεις

Νόμος δράσης μαζών:

Ενδογενείς ημιαγωγοί

Ημιαγωγοί με προσμίξεις

Ενεργειακό Επίπεδο πρόσμιξης

Πυκνότητες φορέων σε ημιαγωγούς με προσμίξεις “νόμος δράσης μαζών” Ηλεκτρική ουδετερότητα:

Για καθαρό n-τύπου ημιαγωγό (ομοίως για p-τύπου) Ηλεκτρόνια δοτών: φορτία αποδεκτών οπών: Για καθαρό n-τύπου ημιαγωγό (ομοίως για p-τύπου) = 0 προσέγγιση (μόνο ένα τύπος δότη κάθε φορά)

όπου

Θερμοκρασιακή εξάρτηση της συγκέντρωσης φορέων I) Όριο χαμηλών Τ Παγωμένοι φορείς II) Όριο υψηλών Τ κορεσμός III) Πολύ υψηλές Τ: n ~ ni  intrinsic region

Πυκνότητα φορέων HOT COLD

Μεταφορά φορέων σε ημιαγωγούς Πυκνότητα ρεύματος: Ευκινησία: Ηλεκτρική αγωγιμότητα : ταχύτητα:

Σκέδαση φορέων Μηχανισμοί ατέλειες. φωνόνια. διεπιφάνιες (όρια κόκκων, λεπτά υμένια).

Σκέδαση φορέων μεταξύ-κοιλάδων Εντός- κοιλάδων Μεταξύ ζωνών

Σκέδαση φορέων (i) Ιονισμένες ατέλειες Διαταράζουν την Περιοδικότητα του δυναμικού Φορτισμένη ατέλεια (ii) Ουδέτερες ατέλειες

Σκέδαση από ιονισμένες ατέλειες (“σκέδαση Rutherford”) Μέση ταχύτητα φορέων σε ημιαγωγούς Μέσος χρόνος εφησυχασμού: 1/ ~ <v>-3 ~ T-3/2 ευκινησία:

Σκέδαση φορέων-φωνονίων Τα φωνόνια διαμορφώνουν το περιοδικό δυναμικό  οι φορείς σκεδάζονται από το κινούμενο δυναμικό 1/tph~

Επαφή P-N (α) Προσμίξεις αποδεκτών Προσμίξεις δοτών x=0 x Nα Νd Πυκνότητα προσμίξεων (α)

Poisson 

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1284 .

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Καθηγητής Γεώργιος Α. Ευαγγελάκης. «Φυσική Στερεάς Κατάστασης. Ημιαγωγοί». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1284 .

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/