Твердотельная электроника. Семинар №1

1.

Семинар №1
Твердотельная электроника
[email protected]
https://vk.com/id593047449

2.

Цифровые интегральные схемы
Цифровые схемы: работа с двумя уровнями сигнала (напряжения):
логический ноль и логическая единица
Чтобы хранить и обрабатывать такие сигналы нужны выключатели
Тогда байт=8 бит можно представить как 8 выключателей в разных
состояниях

3.

Реле в качестве выключателя и релейные ЭВМ
Большие размеры и вес
Большое энергопотребление
Недостаточная производительность
Первый Bug – жук застрял в реле

4.

Вакуумные лампы и ЭВМ

5.

Транзистор как выключатель

6.

Твердотельная электроника
Кристалл flash-памяти

7.

Задача 1
Для собственного полупроводника найти вероятность заполнения электроном
уровня с заданной энергией Е (Ec-E=0.2эВ) при T=300 К. Считать что при 300 К уровень
Ферми (Ef) расположен по середине запрещенной зоны Еg
Вероятность (функция распределения Ферми-Дирака)
Зонная диаграмма
Надо найти E-Ef=Eg/2-(Ec-E)=0.56-0.2=0.36эВ
t
k T
25.8 25mV
e
f (E)
exp(
1
E Ef
t
) 1
1
7.8 10 7 7.8e 7
exp(0.36 40) 1

8.

Задача 2
Найти концентрацию носителей в Si при T=300K (тип носителей и положение
уровня Ферми выбрать в соответствии с вариантом) при Ec-Ef=0.2эВ
Для нахождения n можно сразу вычислять:
n 2.83e19 exp( 0.2 * 40) 9.72e15[cm 3]
Для нахождения p надо сперва найти Ef-Ev=Eg-(Ec-Ef)=1.12-0.2=0.92эВ
p 1.02e19 exp( 0.92 * 40) 1190[cm 3]

9.

Задача 3-4
Найти концентрацию электронов и дырок в Si при Т=300К, при заданных
концентрациях донорной и акцепторной примеси. Считать примесь полностью
ионизованной. Nd=1e18 см-3 Na=1e15 см-3
Ход решения:
• Если Nd>Na, то сначала вычисляем n0, а p0 находим из закона действия масс
• Если Na>Nd, то сначала вычисляем p0, а n0 находим из закона действия масс
В нашем случае Nd>Na, ni=1e10 см-3:
• n0=Nd-Na=9.99e17 см-3
• p0=ni2/n0=1e20/1e18=1e2 см-3

10.

Задача 5
Найти удельное сопротивление (ρ) собственного полупроводника при 300 К.
Значения подвижностей μp, (μn / μp ) и собственной концентрации носителей (ni )
заданы в соответствии с вариантом:
• μp=100 см2/(В*c)
• В=μn / μp=2
• ni=1e7 см-3
1.6e 19 1e2 1e7 3 4.8e 10[Om cm] 1
1 / 2e10[Om cm]