Elektronika | Felsőoktatás » Félvezetők

Félvezető-fizikai összefoglaló Írja fel a tömeghatás törvényét!  W − Wv  n ⋅ p = ni2 = konst ⋅ T 3 ⋅ exp − c  , ahol n az elektronsűrűség, p a lyuksűrűség, n i az intrinsic anyagban az kT   elektron(lyuk)sűrűség, T a hőmérséklet, W c a vezetési sáv aljának energiaszintje, Wv a vegyértéksáv tetejének energiaszintje, Wc − Wv = Wg pedig a tiltott sáv szélessége Hogyan kell megváltoztatnunk a donor-adalékolt félvezető adaléksűrűségét, ha azt akarjuk elérni, hogy a lyukak sűrűsége csökkenjen? Növelni kell (Donor-adalék 2 2 n típusú félvezető. ni = áll és ni = n ⋅ p n-et növelni kell, hogy p csökkenjen, 2 és hogy ni mindezek mellett változatlan maradjon). Hogyan kell megváltoztatnunk a donor-adalékolt félvezető adaléksűrűségét, ha azt akarjuk elérni, hogy a lyukak sűrűsége növekedjen? Csökkenteni kell 2 (ni = áll. = n ⋅ p ) Hogyan kell megváltoztatnunk az

akceptor-adalékolt félvezető adaléksűrűségét, ha azt akarjuk elérni, hogy a lyukak sűrűsége növekedjen? Növelni kell 2 (ni = áll. = n ⋅ p ) Hogyan kell megváltoztatnunk egy p típusú félvezető adaléksűrűségét, ha azt akarjuk elérni, hogy az elektronok sűrűsége növekedjen? Csökkenteni kell 2 (ni = áll. = n ⋅ p ) Ha növekszik a hőmérséklet, egy p típusú félvezetőanyagban melyik nagyobb: az elektronok vagy a lyukak sűrűségének százalékos növekedése? Az elektronoké (a donor atomok száma nem változik). Ha növekszik a hőmérséklet, egy n típusú félvezetőanyagban melyik nagyobb: az elektronok vagy a l yukak sűrűségének százalékos növekedése? A lyukaké (csak a kisebbségi hordozók száma változik!). Mit nevezünk mozgékonyságnak, mi a mértékegysége? µ= vs  m 2  =   , ahol v s a töltéshordozók térerősség irányú átlagsebessége, E pedig a térerősség. E  Vs  1 Növekvő

hőmérséklettel csökken µ ~ , növekvő adalékolással csökken. T3 Írja fel a sodródási áramsűrűség összefüggését lyukakra! J p = qpµ p E , ahol qp a töltéssűrűség, µ p a mozgékonyság, E a térerősség Írja fel a sodródási áramsűrűség összefüggését elektronokra! J n = qnµ n E , ahol qn a töltéssűrűség, µ n a mozgékonyság, E a térerősség Fajlagos vezetőképesség: σ e = q (n µ n + p µ p ) fajlagos ellenállás: ρe = 1 σe q az elemi töltés, µ a mozgékonyság, n az elektronsűrűség, p a lyuksűrűség Differenciális Ohm-törvény: J = σ e E , ahol J az áramsűrűség, σ e a fajlagos vezetőképesség, E pedig a térerősség Írja fel a diffúziós áramsűrűség összefüggését lyukakra!  m2   kT  J p = −q D p grad p , ahol q az elemi töltés, D p a lyukak diffúziós állandója  D p = µ p =    , q  s   p pedig a lyuksűrűség Írja fel a diffúziós

áramsűrűség összefüggését elektronokra!  m2   kT J n = q Dn grad n , ahol q az elemi töltés, D n az elektronok diffúziós állandója  Dn = µ n =    , q  s   n pedig az elektronsűrűség A teljes áramsűrűség: J n = qnµ n E + q Dn grad n , J p = q pµ p E − q D p grad p q az elemi töltés, n az elektronsűrűség, p a lyuksűrűség, µ a mozgékonyság, E a térerősség, D a diffúziós állandó Termikus feszültség: UT = kT , ahol k a Boltzmann-állandó, T a hőmérséklet, q az elemi töltés ≅ 26mV q T =300° K Mit nevezünk töltéshordozó élettartamnak, mi a mértékegysége? Élettartam (τ ) : az az átlagos idő, amit egy elektron a vezetési sávban tölt. Mértékegysége: s, (ns) Folytonossági egyenlet: ( ) dn 1 n = div J n + g n − , ahol g n a generációs ráta, τ n az élettartam, J n a teljes áramsűrűség dt q τn 1 dp p = − div J p + g p − , ahol g p a generációs ráta, τ p az

élettartam, J p a teljes áramsűrűség dt q τp ( ) Diffúziós egyenlet: ( ) dn n = µ n div n E + Dn divgrad n + g n − , dt τn ( ) dp p = − µ p div p E + D p divgrad p + g p − dt τp µ a mozgékonyság, E a térerősség, D a diffúziós állandó, g a generációs ráta, τ Diffúziós hosszúság: Ln = Dnτ n , L p = D pτ p D a diffúziós állandó, τ az élettartam az élettartam