Optoelektronické polovodičové součástky
|
|
- Vilém Zeman
- před 8 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Optoelektronické polovodičové součástky směr převodu energie optická na elektrickou elektrická na optickou solární články fotodetektory LED LASER
2 Mechanizmy absorpce a emise fotonů mezipásové přechody c0 λ g = ν g = h c E g 0 = 1.24 E g přechody mezi příměsí a pásem přechody volných nosičů excitonové přechody excitony mělké donory hluboké donory mělké akceptory hluboké akceptory
3 Vodíkový model excitonu volný exciton vázaný exciton r * bind 13.6 mred 1 ex = 2 2 n m0 ε = 0.529n 2 ( εm0 / m red E kde m 1 1 = + red me 1 m ) h D o X A o X
4 Absorpční koeficient energie fotonu (ev) Ge In 0.7 Ga 0.3 As 0.64 P α (m-1) Si GaAs InP In 0.53 Ga 0.47 As a-si:h vlnová délka (µm) I( z ) = I e x p [ α ( λ ) z ] in c s
5 Luminescence Katodoluminescence - dopad urychlených elektronů na katodu Fotoluminescence: rekombinace světlem excitovaných elektronů Elektroluminescence: rekombinace injektovaných nosičů na pn přechodu (LED, Laser) Chemiluminescence: rekombinace elektronů excitovaných chemickou reakcí živé organismy
6 Zákony zachování při mezipásové absorpci a emisi fotonů zákon zachování hybnosti: E 2 - E1= hν p2 - p1= hν = c h λ k 2 - k1= 2 π >> λ 2 π a parabolická aproximace pásů: E E1= 2 2 h k 2 m 2 p + E g + 2 h k 2 m 2 n = h ν
7 Zákony zachování při mezipásové absorpci a emisi fotonů vlnový vektor: k 2 = 2 m h (h - Eg) r ν 2 kde 1/m r = 1/m n + 1/m p. pro energie hladin E 1 a E 2, které se uplatní při interakci s fotonem: E 1 E = E 2 v = E - m m c r p m + m r n (hν - E (hν - E g g )= E ) 2 - hν
8 Absorpční koeficient v rovnováze Absorpční koeficient : 1/2 α( ν )= D1(hν - E g ) [f( E1 ) - f( E2 )] V nedegenerovaném polovodiči : α( ν )= 2 2 c m τ r 3/2 r 1 (hν ) 2 (hν - E g ) 1/2 S rostoucí teplotou klesá rozdíl f(e 1 ) - f(e 2 ) pod hodnotu jedna, takže absorpční koeficient se zmenšuje.
9 Opticky sdružená hustota stavů de ρ( ν )= 2 ρ c( E 2 dν ) počet stavů připadajících na jednotkový objem a jednotkovou frekvenci: ρ( ν )= h m m n r ρ ( c E 2 )= 3/2 (2 mr ) (h ν - 2 π h E g ) 1/2
10 Pravděpodobnosti obsazení Pravděpodobnost f e (v), že je splněna podmínka pro emisi fotonu: f ( )= f ( E2 ) [1- f ( E1 e ν c v )] pravděpodobnost f a (v), že je splněna podmínka pro absorpci fotonu: f ( ν )= [1- f ( E2 )] f ( E1 ) a c v
11 Pravděpodobnosti přechodů Zářivý přechod mezi dvěma diskrétnimi hladinami E 1 a E 2 je charakterizován účinným průřezem přechodu : σ ( ν )= 2 λ 8 π τ r g( ν ) Rozšíření vlivem srážek elektronů s fonony je dáno tzv. funkcí tvaru čáry. (Lorentzovo rozdělení) se šířkou: 1 ν = π t p hustota pravděpodobnosti spontánní emise fotonu : P sp 1 ( ν ) dν = τ r g( ν ) dν
12 hustota pravděpodobnosti stimulované emise : ν ν π τ λ ν ν σ ν ν ν ν d ) g( 8 = ) d ( = ) d W ( r 2 i Φ Φ rychlost spontánní emise při frekvenci v: ν ν ρ ν ν τ ν e r sp d ) ( ) ( f ) ( g 1 = r 0 ) ( f ) ( 1 )= ( r e r sp ν ν ρ τ ν Jestliže je rozšíření následkem srážek v podstatně menší než šířka funkce f e (v 0 ), může být g v0 (v) aproximována pomocí δ(v - v 0 ): ) ( f ) ( 8 )= ( r e r 2 st ν ν ρ π τ λ ν ν Φ ) ( f ) ( 8 )= ( r a r 2 ab ν ν ρ π τ λ ν ν Φ
13 Spektrální hustota spontánní emise při tepelné rovnováze ( ν e )= f( E ) [1- f( f 2 1 E )] f( E x )= exp(- E x - E kt F ) f e ( ν )= exp( - E2 - E kt 1 )= exp( - hν ) kt a tedy: r sp ( ν )= D 0 (hν - E g ) 1/2 exp( - hν - E kt g ), hν E g kde D 0 = (2 mr ) π h 2 τ r 3/2 exp( - Eg ) kt
14 Koeficient zesilení při kvazirovnováze 2 d Φν (z) λ = dz 8 π τ r ρ( ν ) [ f e ( ν ) - f a ( ν )] Φ ν (z)= γ ( ν ) Φ Koeficient zesílení: λ γ 0( ν )= ρ( ν ) f g ( ν ) 8 π τ r kde Fermino faktor inverze je dán vztahem: kde: 2 0 ν (z) f ( ν )= f ( ν ) - f ( ν )= f ( E2 ) - f ( E1 ) g e a 1/2 γ ( ν )= D1(hν - E g ) f ( ν ), h > E g 0 g ν 3/2 2 2 mr λ D1= 2 h τ r polohy kvazi-fermiho hladin jsou závislé na stupni excitace nosičů v polovodiči. Tento faktor je kladný (čemuž odpovídá inverze obsazení a dosažení zisku) pouze tehdy, když E Fn -E Fp > hv. c v
15 A III B V polovodiče: plná čára: přímý polovodič čárkovaná čára: nepřímý polovodič
16 AlGaAs E ( ev) = x x Γ E X( ev) = x x 2 2 přímý polovodič pro x < 0.4in Ga x Al 1-x As index lomu Ga x Al 1-x As
17 Ga x In 1-x As y P 1-y pro x = 0.47y, 0 y 1; mřížkově přizpůsobený InP
18 AlGaInAs/InP E g ( ev) = x + 0.2x 2
19 AlGaInP E X : indirect E Γ : direct (Al x Ga 1-x ) 0.52 In 0.48 As je přizpůsoben GaAs EΓ( ev) = x E (ev) = x X +
20 GaAsP dotace dusíkem - zvýšení kvantové účinnosti E g ( ev) = x x 2 Absorpční koeficient
21 A II B VI polovodiče široké spektrum E g více iontové vazby obtížná p dotace obtížné ohmické kontakty
22 A IV B IV polovodiče SiC 2H and SIC 6H: polymorfie
23 SiC: SiC 6H SiC 2H AB C AB C A A B C A B 3C-SiC: kubická sfaleritová mřížka
24 CVD, MOCVD na safíru (Al 2 O 3 GaN struktura GaN, AlN, a InN wurcitová (2H), metastabilní sfaleritová p-typ dopant: Mg) ohmické kontakty Au/Ni, Ti/Al
25 Fotodetektory Mechnismus detekce detekce fotonů detekce tepla Polovodičové detektory generace párů e-h dopadem světla (fotonu) homogenní polovodič fotoodpor součástky s pn přechodem - pn dioda, pin dioda, fototranzistor Fotoemisní detektory emise elektronů dopadem světla - fotonásobič Termální detektory změna teploty při dopadu záření změna el. vlastností - pyroelektrický detektor
26 Parametery fotodetektorů Spektrální závislost všechny parametry se mění s vlnovou délkou světla přizpůsobení zdroje světla a detektoru Kvantová účinnost (η, QE) η = (n e /n ph ) x 100% n e počet generovaných fotoelektronů n p počet dopadajících fotonů typicky 5-30%
27 Parametery fotodetektorů Citlivost (S) velikost el. signálu na dopadající oprický výkon S = i d /Φ [A W -1 ] S = V d /Φ [V W -1 ] Doba odezvy (t r ) čas náběžné hrany výstupního signálu pro pravoúhlý vstupní impuls nutno volit t r ~1/10 nejkratšího detekovaného impulsu
28 Parametery fotodetektorů Noise Equivalent Power (NEP) signál bez osvětlení určuje dolní detekční limit NEP definován jako výkon dopadajícího záření, které vytváří stejný výstupní signál, jako je úroveň šumu [W/ Hz] závisí na šířce pásma, ploše detektoru a teplotě doprý NEP : W/ Hz Detektivita (D*) souvisí s 1 / NEP normalizována na plochu detektoru
29 Fotoodpor
30 V rovnováze: nadbytečné nosiče: Fotoodpor σ 0 = e ( µ n n0 + µ p p0 ) σ = e [ µ n ( n0 + δn)+ µ p ( p0 + δp)] zachování elektrické neutrality: V ustáleném stavu G=R: Změna vodivosti vlivem dopadu záření : G L δp = τ p δn= δp σ = e δp ( µ n + µ p ) Dopad záření vyvolá v polovodiči fotoproud o velikosti: I L = σ E A
31 dostaneme: I Γ = e G ( µ + L Lτ p n µ p ph I = L = e G I e G Fotoodpor Průletová dráha elektronu vzorkem: L je vzdálenost mezi elektrodami. fotoproud : L L τ t p n (1+ τ p = A L t n L ) E A µ µ p n (1+ ) A L µ µ p n ) t n = L µ E zisk fotoodporu (podíl fotoproudu ku náboji generovanému zářením v polovodiči za jednotku času): n
32 Fotodiody ochuzená oblast vysoká impedance malý šum fotovoltaický režim bez předpětí nulový proud za tmy vyšší citlivost pro malé signály fotovodivostní režim závěrné předpětí nižší kapacita vyšší pracovní frekvence
33 Fotodioda PN světlo Koncentrace náboje Elektrické pole Pásový diagram
34 Fotodioda PN j L = e G L dx G L je rychlost optické generace párů elektron-díra. Integruje se přes celou ochuzenou oblast o šířce W. V případě, že je generace konstantní v celé oblasti prostorového náboje, platí: j L = e G L W fotoproud diody PIN : j L = e G L dx= e W 0 Φ 0 α e -α x dx= e Φ 0 (1- e α W )
35 Fotodioda PN 0 V i ph i ph V ph V ph I FOTOVODIVOSTNÍ REŽIM Popt V r V=0 FOTOVOLTAICKÝ REŽIM V
36 Struktura slunečních článků kontakty P vrstva PN přechod
37 Pracovní bod Current vs Voltage Plot
38 Účinnost Fotony mohou: být odraženy na povrchu projít materiálem být absorbovány materiálem zužitkované světlo
39 Účinnost teplo hv E g E ph > E g hv E g nevyužito E ph < E g
40 Účinnost Max. teoreticky ~28% Si = 24.7% GaAs = 26%
41 Aplikace
42 Generace slunečních článků I. Generace Krystalický Si a poly-si ~15% účinnost, ~ $3/W p II. Generace tenké vrstvy CdTe, CuInSe 2 (10-15)%, ~ $(1-2)/W p III. Generace III-V polovodič ( )x koncentrace světla velký výkon < $1/W p.
43 I. Generace
44 II. Generace účinnost ~ 7%...1/2 Si cena...1/4 Si
45 III. Generace In y Ga 1-y As články s více přechody optimalizace absorpce koncentrace záření
46 GaAsP/InGaAs Strain-Balanced QWSC bez dislokací ladění šířkou jámy
47 Sluneční články z amorfního Si a-si:h je přímý polovodič E g = ev velmi krátká doba života minoritních nosičů náboje nutné silné pole pro extrakci generovaných nosičů
48 PIN fotodioda I ph V bias No P opt P opt > 0 širší oblast detekující fotony vyšší citlivost
49 PIN fotodioda
50 Lavinová fotodioda více dotovaná vyšší závěrné napětí ( > 50 V ) lavinové násobení generovaných nosičů vyšší zisk vyšší šum
51 Lavinová fotodioda koeficient násobení: M = I I M p
52 Schottkyho fotodioda velmi rychlé - až 300 GHz
53 Fototranzistor Photodioda se zesílením generace na přechodu B/E intenzita osvětlení místo I B vyšší proud za tmy vyšší parazitní kapacity nižší frekvence
54 Fototranzistor VCC VCC C Q2 Q1 Vout E
55 Fototranzistor Emitor okno Báze n p-typ n-typ Kolektor
56 Fototranzistor zesílení fotoproudu tranzistorovým jevem: I C = α I E + I Vzhledem k tomu, že báze není zapojena je I C = I E : L I C = I L = (1+ β ) 1 -α I L
57 Optrony Elektrická izolace Izolační napětí > kv kapacita < 1 pf U1 A U2 C K E Q1
58 Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP)
59 Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP)
60 Aplikace QWIP
61 Aplikace QWIP 640x512 pixel IR kamera
62 Vakuový fotonásobič
63 Fotokatody
64 Polymerové pole fotodiod Elektrody fotocitlivý polymer V transparentní electrody sklo dopadající světlo
65 Polymerové pole fotodiod
66 RTG senzorové pole 0.15 RTG Fosfor Polymerový senzor citlivost (A/W) vlnová délka (nm)
67 RTG senzorové pole
68 Šum fotodetektorů zdroje šumu: fluktuace rychlosti nosičů fluktuace počtu nosičů tepelná excitace nosičů - dark current. excitace z příměsí tunelování, svodové proudy chlazení
Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy
Polovodičové senzory Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy Polovodičové materiály elementární polovodiče Elementární
VíceÚloha č.9 - Detekce optického záření
Úloha č.9 Detekce optického záření 1 Teoretický úvod Detektory optického záření, tzv. fotodetektory, jsou nezbytnou pomůckou při práci s elektromagnetickým zářením. Společný princip většiny detektorů pro
VíceDetektory optického záření
Detektory optického záření Vrbová, Jelínková, Gavrilov, Úvod do laserové techniky, ČVUT FJFI, 1994 Kenyon, The light fantastic, Oxford Goldman, Lasers in Medicine, kapitola Optická a tepelná dozimetrie
VíceUniverzita Tomáše Bati ve Zlíně
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření Optoelektronika Přednáška č. 8 Milan Adámek adamek@ft.utb.cz U5 A711 +420576035251 Optoelektronika 1 Optoelektronika zabývá se přeměnou elektrické
VíceFotoelektrické snímače
Fotoelektrické snímače Úloha je zaměřena na měření světelných charakteristik fotoelektrických prvků (součástek). Pro měření se využívají fotorezistor, fototranzistor a fotodioda. Zadání 1. Seznamte se
VíceOptoelektronika. Zdroje. Detektory. Systémy
Optoelektronika Zdroje Detektory Systémy Optoelektronika Optoelektronické součástky využívají interakce záření a elektricky nabitých částic v polovodičích. 1839 E. Becquerel - Fotovoltaický jev 1873 W.
VíceElektrické vlastnosti pevných látek
Elektrické vlastnosti pevných látek elektrická vodivost gradient vnějšího elektrického pole vyvolá přenos náboje volnými nositeli (elektrony, díry, ionty) měrná vodivost = e n n e p p [ -1 m -1 ] Kovy
VíceFotovodivost. Destička polovodiče s E g a indexem lomu n 1. Dopadající záření o intenzitě I 0 a hν E g. Do polovodiče pronikne záření o intenzitě:
Fotovodivost Destička polovodiče s E g a indexem lomu n 1. Dopadající záření o intenzitě I 0 a hν E g. Do polovodiče pronikne záření o intenzitě: Vznikne g párů díra elektron. Přírůstek koncentrace a vodivosti:
VíceJiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.
Jiří Oswald Fyzikální ústav AV ČR v.v.i. I. Úvod Polovodiče Zákládní pojmy Kvantově-rozměrový jev II. Luminiscence Si nanokrystalů III. Luminiscence polovodičových nanostruktur A III B V IV. Aplikace Pásová
VíceFEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 3 FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 4
Využití vlastností polovodičových přechodů Oblast prostorového náboje elektrické pole na přechodu Propustný směr difůze majoritních nosičů Závěrný směr extrakce minoritních nosičů Rekombinace na přechodu
VíceCharakteristiky optoelektronických součástek
FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Spolupracoval Jan Floryček Jméno a příjmení Jakub Dvořák Ročník 1 Měřeno dne Předn.sk.-Obor BIA 27.2.2007 Stud.skup. 13 Odevzdáno dne Příprava Opravy Učitel
VíceÚvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.
Aktivní prostředí v plynné fázi. Plynové lasery Inverze populace hladin je vytvářena mezi energetickými hladinami některé ze složek plynu - atomy, ionty nebo molekuly atomární, iontové, molekulární lasery.
VíceDetektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.
Detektory požadovaná informace o částici / záření energie čas příletu poloha typ citlivost detektoru výstupní signál detektoru proudový puls p(t) E Q p t dt účinný průřez objem vnitřní šum vstupní okno
VíceOpakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu
11. Polovodiče Polovodiče jsou krystalické nebo amorfní látky, jejichž elektrická vodivost leží mezi elektrickou vodivostí kovů a izolantů a závisí na teplotě nebo dopadajícím optickém záření. Elektrické
VíceIng. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113
Sluneční energie, fotovoltaický jev Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113 1 Osnova přednášky Slunce jako zdroj energie Vlastnosti slunečního
VíceTECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Polovodičové zdroje fotonů Přehledový učební text Roman Doleček Liberec 2010 Materiál vznikl v rámci projektu ESF
VíceÚvod do moderní fyziky. lekce 9 fyzika pevných látek (vedení elektřiny v pevných látkách)
Úvod do moderní fyziky lekce 9 fyzika pevných látek (vedení elektřiny v pevných látkách) krystalické pevné látky pevné látky, jejichž atomy jsou uspořádány do pravidelné 3D struktury zvané mřížka, každý
VíceOptoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)
Optoelektronika elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD Elektro-optické převodníky žárovka - nejzákladnější EO převodník nevhodné pro optiku široké spektrum vlnových délek vhodnost pro EO
VíceMěření šířky zakázaného pásu polovodičů
Měření šířky zakázaného pásu polovodičů Úkol : 1. Určete šířku zakázaného pásu ze spektrální citlivosti fotorezistoru pro šterbinu 1,5 mm. Na monochromátoru nastavujte vlnovou délku od 200 nm po 50 nm
VíceFotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika
Fotonásobič vstupní okno fotokatoda E h fokusační elektrononová optika systém dynod anoda e zesílení G N typicky: - koeficient sekundární emise = 3 4 - počet dynod N = 10 12 - zisk: G = 10 5-10 7 Fotonásobič
Více1. Zdroje a detektory optického záření
1. Zdroje a detektory optického záření 1.1. Zdroje optického záření výkon a jeho časový průběh spektrální charakteristika a její stabilita v čase koherenční vlastnosti 1.1.1. Tepelné zdroje velmi malá
VíceELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY
ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY VZORY OTÁZEK A PŘÍKLADŮ K TUTORIÁLU 1 1. a) Co jsou polovodiče nevlastní. b) Proč je používáme. 2. Co jsou polovodiče vlastní. 3. a) Co jsou polovodiče nevlastní. b) Jakým způsobem
VíceProjekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/
Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 1. Čím se vyznačuje polovodičový materiál Polovodič je látka, jejíž elektrická vodivost lze měnit. Závisí na
VíceCZ.1.07/2.2.00/ AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování optického signálu 1 / 30
DETEKCE A ZPRACOVÁNÍ OPTICKÉHO SIGNÁLU Antonín Černoch Společná laboratoř optiky UP a FZÚ AV ČR Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů CZ107/2200/070018 AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování
VíceFotodioda ve fotovodivostním a fotovoltaickém režimu OPTRON
Cvičení 13 Fotodioda ve fotovodivostním a fotovoltaickém režimu OPTRON Přenosová charakteristika optronu Dynamické vlastnosti optronu Elektronické prvky A2B34ELP cv.13/str.2 cv.13/str.3 Fotodioda fotovodivostní
Víceλ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda
Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda Úvod Optoelektronické součástky jsou založeny na interakci optického záření s elektricky nabitými částicemi v polovodičích. Vztah mezi energií fotonů
VíceÚvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Energie elektronů v atomech nabývá diskrétních hodnot energetické hladiny.
Polovodičové lasery Energie elektronů v atomech nabývá diskrétních hodnot energetické hladiny. Energetické hladiny tvoří pásy Nejvyšší zaplněný pás je valenční, nejbližší vyšší energetický pás dovolených
VíceDioda - ideální. Polovodičové diody. nelineární dvojpól funguje jako jednocestný ventil (propouští proud pouze jedním směrem)
Polovodičové diody: deální dioda Polovodičové diody: struktury a typy Dioda - ideální anoda [m] nelineární dvojpól funguje jako jednocestný ventil (propouští proud pouze jedním směrem) deální vs. reálná
VíceFotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec
Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace RNDr. Věra V Vodičkov ková,, PhD. Katedra materiálů TU Liberec Obecné schéma metody Dopad rtg záření emitovaného ze zdroje na vzorek průnik fotonů několik µm
Více2.3 Elektrický proud v polovodičích
2.3 Elektrický proud v polovodičích ( 6 10 8 10 ) Ωm látky rozdělujeme na vodiče polovodiče izolanty ρ ρ ( 10 4 10 8 ) Ωm odpor s rostoucí teplotou roste odpor nezávisí na osvětlení nebo ozáření odpor
VíceAbstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.
Název a číslo úlohy: 9 Detekce optického záření Datum měření: 4. května 2 Měření provedli: Vojtěch Horný, Jaroslav Zeman Vypracovali: Vojtěch Horný a Jaroslav Zeman společnými silami Datum: 4. května 2
VíceElektřina a magnetizmus polovodiče
DUM Základy přírodních věd DUM III/2-T3-11 Téma: polovodiče Střední škola Rok: 2012 2013 Varianta: A Zpracoval: Mgr. Pavel Hrubý a Mgr. Josef Kormaník VÝKLAD Elektřina a magnetizmus polovodiče Obsah POLOVODIČ...
VíceMODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5
MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5 Ondřej Votava J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry AS ČR Opakování z minula Light Amplifier by Stimulated
VíceOptoelektronické senzory. Optron Optický senzor Detektor spektrální koherence Senzory se CCD prvky Foveon systém
Optoelektronické senzory Optron Optický senzor Detektor spektrální koherence Senzory se CCD prvky Foveon systém Optron obsahuje generátor světla (LED) a detektor optické prostředí změna prostředí změna
VíceFyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů
Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů 1897: J.J. Thomson - elektron jako částice 1900: P. Drude: kinetická teorie plynů - kov jako plyn elektronů Drudeho model elektrony se mezi srážkami
VíceOtázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření
Otázky pro samotestování Téma1 Sluneční záření 1) Jaká je vzdálenost Země od Slunce? a. 1 AU b. 6378 km c. 1,496 x 10 11 m (±1,7%) 2) Jaké množství záření dopadá přibližně na povrch atmosféry? a. 1,60210-19
VíceObr Teplotní závislost intrinzické koncentrace nosičů n i [cm -3 ] pro GaAs, Si, Ge Fermiho hladina Výpočet polohy Fermiho hladiny
Obr. 2-12 Teplotní závislost intrinzické koncentrace nosičů n i [cm -3 ] pro GaAs, Si, Ge 2.7. Fermiho hladina 2.7.1. Výpočet polohy Fermiho hladiny Z Obr. 2-11. a ze vztahů ( 2-9) nebo ( 2-14) je zřejmá
VíceOtázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření
Otázky pro samotestování Téma1 Sluneční záření 1) Jaká je vzdálenost Země od Slunce? a. 1 AU b. 6378 km c. 1,496 x 10 11 m (±1,7%) 2) Jaké množství záření dopadá přibližně na povrch atmosféry? a. 1,60210-19
VíceÚvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv Pavel Matějka, Vadym Prokopec pavel.matejka@vscht.cz pavel.matejka@gmail.com Vadym.Prokopec@vscht.cz
Více13. Spektroskopie základní pojmy
základní pojmy Spektroskopicky významné OPTICKÉ JEVY absorpce absorpční spektrometrie emise emisní spektrometrie rozptyl rozptylové metody Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Více11. Polovodičové diody
11. Polovodičové diody Polovodičové diody jsou součástky, které využívají fyzikálních vlastností přechodu PN nebo přechodu kov - polovodič (MS). Nelinearita VA charakteristiky, zjednodušeně chápaná jako
VíceELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU
ELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU Václav Michálek, Antonín Černoch Společná laboratoř optiky UP a FZÚ AV ČR Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů CZ.1.07/2.2.00/07.0018 VM, AČ (SLO/RCPTM)
Více6. STUDIUM SOLÁRNÍHO ČLÁNKU
6. STUDIUM SOLÁRNÍHO ČLÁNKU Měřicí potřeby 1) solární baterie 2) termoelektrická baterie 3) univerzální měřicí zesilovač 4) reostat 330 Ω, 1A 5) žárovka 220 V / 120 W s reflektorem 6) digitální multimetr
VíceSpektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti
Spektroskopické metody převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti Elektromagnetické záření Elektromagnetické záření je postupné vlnění elektromagnetického pole složeného z kombinace
VícePolovodičové diody Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)
Polovodičové diody varikap, usměrňovací dioda, Zenerova dioda, lavinová dioda, tunelová dioda, průrazy diod Polovodičové diody (diode) součástky s 1 PN přechodem varikap usměrňovací dioda Zenerova dioda
VícePOPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ. (40) Zveřejněno 31 07 79 N
ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A (19) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 196670 (11) (Bl) (51) Int. Cl. 3 H 01 J 43/06 (22) Přihlášeno 30 12 76 (21) (PV 8826-76) (40) Zveřejněno 31 07
VíceMěření Planckovy konstanty
Měření Planckovy konstanty Online: http://www.sclpx.eu/lab3r.php?exp=2 Pro stanovení přibližné hodnoty Planckovy konstanty jsme vyšli myšlenkově z experimentu s LED diodami, viz např. [8], [81], nicméně
VícePolovodičové detektory
Polovodičové detektory vodivostní pás záchytové nebo rekombinační centrum valenční pás Polovodičové detektory pn přechod díry p typ n typ elektrony + + + depleted layer ~ 100 m Polovodičové detektory pn
VíceObrázek 1: Schematická značka polovodičové diody. Obrázek 2: Vlevo dioda zapojená v propustném směru, vpravo dioda zapojená v závěrném směru
Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Jitka Novosadová MGV_F_SS_2S2_D16_Z_ELMAG_Polovodicove_soucastky_PL Člověk a příroda Fyzika Elektřina a magnetismus
VíceE g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií
Polovodiče To jestli nazýváme danou látku polovodičem, závisí především na jejích vlastnostech ve zvoleném teplotním oboru. Obecně jsou to látky s 0 ev < Eg < ev. KOV POLOVODIČ E g IZOLANT Zakázaný pás
VíceZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ
ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ (c) -2008, ACH/IM BLOKOVÉ SCHÉMA: (a) emisní metody (b) absorpční metody (c) luminiscenční metody U (b) monochromátor často umístěn před kyvetou se vzorkem. Části
VíceFotovoltaický článek. Struktura na které se při ozáření generuje napětí. K popisu funkce se používá náhradní schéma
Fotovoltaický článek Struktura na které se při ozáření generuje napětí K popisu funkce se používá náhradní schéma V-A charakteristika fotovoltaických článků R s I Paralelní odpor R p Sériový odpor R S
VíceAnihilace pozitronů v polovodičích
záchyt pozitronů ve vakancích mechanismy uvolnění vazebné energie: 1. tvorba páru elektron-díra 2. ionizace vakance 3. emise fononu záchyt pozitronů ve vakancích nábojový stav vakance: 1. záporně nabitá
VíceVybrané spektroskopické metody
Vybrané spektroskopické metody a jejich porovnání s Ramanovou spektroskopií Předmět: Kapitoly o nanostrukturách (2012/2013) Autor: Bc. Michal Martinek Školitel: Ing. Ivan Gregora, CSc. Obsah přednášky
VíceABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY
ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY 1 Fyzikální základy spektrálních metod Monochromatický zářivý tok 0 (W, rozměr m 2.kg.s -3 ): Absorbován ABS Propuštěn Odražen zpět r Rozptýlen s Bilance toků 0 = +
Více7. Elektrický proud v polovodičích
7. Elektrický proud v polovodičích 7.1 Elektrické vlastnosti polovodičů Kromě vodičů a izolantů existují polovodiče. Definice polovodiče: Je to řada minerálů, rud, krystalů i amorfních látek, řada oxidů
Více7. Elektrický proud v polovodičích
7. Elektrický proud v polovodičích 7.1 Elektrické vlastnosti polovodičů Kromě vodičů a izolantů existují polovodiče. Definice polovodiče: Je to řada minerálů, rud, krystalů i amorfních látek, řada oxidů
VíceMěření charakteristik fotocitlivých prvků
Měření charakteristik fotocitlivých prvků Úkol : 1. Určete voltampérovou charakteristiku fotoodporu při denním osvětlení a při osvětlení E = 1000 lx. 2. Určete voltampérovou charakteristiku fotodiody při
VíceLaserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Šíření rezonančního záření dvouhladinovým prostředím Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 22. prosince 2016 Program
VícePraktikum III - Optika
Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky M UK Praktikum III - Optika Úloha č. 5 Název: Charakteristiky optoelektronických součástek Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 2. 3. 28
VíceEmise vyvolaná působením fotonů nebo částic
Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic PES (fotoelektronová spektroskopie) XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie), ESCA (elektronová spektroskopie pro chemickou analýzu) UPS (ultrafialová
VíceZáklady elektrotechniky
Základy elektrotechniky Přednáška Tranzistory 1 BIPOLÁRNÍ TRANZISTOR - třívrstvá struktura NPN se třemi vývody (elektrodami): e - emitor k - kolektor b - báze Struktura, náhradní schéma a schematická značka
VíceELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH
Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Jitka Novosadová MGV_F_SS_3S3_D14_Z_OPAK_E_Elektricky_proud_v_kapalinach _plynech_a_polovodicich_t Člověk a příroda
VíceV nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.
POLOVODIČE Vlastní polovodiče Podle typu nosiče náboje dělíme polovodiče na vlastní (intrinsické) a příměsové. Příměsové polovodiče mohou být dopované typu N (majoritními nosiči volného náboje jsou elektrony)
VíceU BR < 4E G /q -saturační proud ovlivňuje nárazovou ionizaci. Šířka přechodu: w Ge 0,7 w Si (pro N D,A,Ge N D,A,Si ); vliv U D.
Napěťový průraz polovodičových přechodů Zvyšování napětí na přechodu -přechod se rozšiřuje, ale pouze s U (!!) - intenzita elektrického pole roste -překročení kritické hodnoty U (BR) -vzrůstu závěrného
VíceJméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 11.3.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek
FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Petr Švaňa Ročník 1 Předmět IFY Kroužek 38 ID 155793 Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Ladislav Šulák 25.2.2013 11.3.2013 Příprava Opravy
Více2. Zdroje a detektory světla
2. Zdroje a detektory světla transmitance (%) Spektrální rozsah Krátkovlné limity: Absorpce vzduchu (O 2,N 2,vodní pára) - 190 nm Propustnost optiky Spektrální rozsah zdroje vlnová délka (nm) http://www.hellma-analytics.com/text/283/en/material-and-technical-information.html
VícePlazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu
Plazmové metody Základní vlastnosti a parametry plazmatu Atom je základní částice běžné hmoty. Částice, kterou již chemickými prostředky dále nelze dělit a která definuje vlastnosti daného chemického prvku.
VíceElektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření
Elektromagnetické záření lineárně polarizované záření Cirkulárně polarizované záření Levotočivé Pravotočivé 1 Foton Jakékoli elektromagnetické vlnění je kvantováno na fotony, charakterizované: Vlnovou
VícePozitron teoretická předpověď
Pozitron teoretická předpověď Diracova rovnice: αp c mc x, t snaha popsat relativisticky pohyb elektronu x, t ˆ i t řešení s negativní energií vakuum je Diracovo moře elektronů pozitrony díry ve vaku Paul
Vícezpůsobují ji volné elektrony, tzv. vodivostní valenční elektrony jsou vázány, nemohou být nosiči proudu
Vodivost v pevných látkách způsobují ji volné elektrony, tzv. vodivostní valenční elektrony jsou vázány, nemohou být nosiči proudu Pásový model atomu znázorňuje energetické stavy elektronů elektrony mohou
VíceProjekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie
Projekt Pospolu Polovodičové součástky diody Pro obor 18-22-M/01 Informační technologie Autorem materiálu a všech jeho částí je Ing. Petr Voborník, Ph.D. Polovodičová součástka je elektronická součástka
VíceOtázka č. 3 - BEST Aktivní polovodičové součástky BJT, JFET, MOSFET, MESFET struktury, vlastnosti, aplikace Vypracovala Kristýna
Otázka č. 3 - BEST Aktivní polovodičové součástky BJT, JFET, MOSFET, MESFET struktury, vlastnosti, aplikace Vypracovala Kristýna Tato otázka přepokládá znalost otázky č. - polovodiče. Doporučuji ujasnit
VíceZdroje optického záření
Metody optické spektroskopie v biofyzice Zdroje optického záření / 1 Zdroje optického záření tepelné výbojky polovodičové lasery synchrotronové záření Obvykle se charakterizují zářivostí (zářivý výkon
VíceJ = S A.T 2. exp(-eφ / kt)
Vakuové součástky typy a využití Obrazovky: - osciloskopické - televizní + monitory Elektronky: - vysokofrekvenční (do 1 GHz, 1MW) - mikrovlnné elektronky ( až do 20 GHz, 10 MW) - akustické zesilovače
VíceFotovoltaické systémy
Fotovoltaické systémy Prof. Ing. Vitězslav Benda, CSc ČVUT Praha, Fakulta elektrotechnická katedra elektrotechnologie 1000 W/m 2 Na zemský povrch dopadá část záření pod úhlem ϕ 1 6 MWh/m 2 W ( ϕ) = W0
Více2.6. Koncentrace elektronů a děr
Obr. 2-11 Rozložení nosičů při poloze Fermiho hladiny: a) v horní polovině zakázaného pásu (p. typu N), b) uprostřed zakázaného pásu (vlastní p.), c) v dolní polovině zakázaného pásu (p. typu P) 2.6. Koncentrace
VíceELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY
TEMATICKÉ OKRUHY ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 1. Základní pojmy fyziky polovodičů. Pásová struktura její souvislost s elektronovým obalem atomu, vliv na elektrickou vodivost materiálů. Polovodiče vlastní a nevlastní.
VíceIdeální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu. pásová struktura polovodiče
Cvičení 3 Ideální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu Aplikace kvantové mechaniky pásová struktura polovodiče Nosiče náboje v polovodiči hustota stavů obsazovací funkce, Fermiho hladina koncentrace
VíceLaserová technika 1. Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser. 16. prosince 2013. Katedra fyzikální elektroniky. jan.sulc@fjfi.cvut.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 16. prosince 2013 Program přednášek
VíceVY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů
VY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů Vodivost polovodičů pojem polovodiče čistý polovodič, vlastní vodivost příměsová vodivost polovodičová dioda tranzistor Polovodiče Polovodiče jsou látky, jejichž
VícePolovodiče, dioda. Richard Růžička
Polovodiče, dioda Richard Růžička Motivace... Chceme součástku, která propouští proud jen jedním směrem. I + - - + Takovou součástkou může být polovodičová dioda. Schematická značka polovodičové diody
VíceSenzory ionizujícího záření
Senzory ionizujícího záření Senzory ionizujícího záření dozimetrie α = β = He e 2+, e + γ, n X... elmag aktivita [Bq] (Becquerel) A = A e 0 λt λ...rozpadová konstanta dávka [Gy] (Gray) = [J/kg] A = 0.5
VíceLasery optické rezonátory
Lasery optické rezonátory Optické rezonátory Optickým rezonátorem se rozumí dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Rezonátor je nezbytnou součástí laseru, protože
VícePRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.
Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM... Úloha č. Název: Pracoval: stud. skup. dne Odevzdal dne: Možný počet bodů Udělený počet bodů Práce při měření 0 5 Teoretická
Vícevýkonovou hustotu definovat lze (v jednotkách W na Hz). Tepelný šum (thermal noise) Blikavý šum (flicker noise)
Šumová analýza Josef Dobeš 26. září 2013 Rádiové obvody a zařízení 1 1 Fyzikální příčiny šumu a jeho typy Náhodný pohyb nosičů náboje (elektronů a děr) v elektronických prvcích generuje napětí a proudy
VíceSada 1 - Elektrotechnika
S třední škola stavební Jihlava Sada 1 - Elektrotechnika 8. Polovodiče - nevlastní vodivost, PN přechod Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava šablony registrační číslo projektu:cz.1.09/1.5.00/34.0284
VíceZáklady pyrometrie. - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty. 0.4 µm... 25 µm - 40 0 C... 10 000 0 C
Základy pyrometrie - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty 0.4 µm... 25 µm - 40 0 C... 10 000 0 C výhody: zanedbatelný vliv měřící techniky na objekt možnost měření rotujících nebo pohybujících se těles
VícePřednáška IX: Elektronová spektroskopie II.
Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II. 1 Försterův resonanční přenos energie Pravděpodobnost (rychlost) přenosu je určená jako: k ret 1 = τ 0 D R r 0 6 0 τ D R 0 r Doba života donoru v excitovaném
VíceZvyšování kvality výuky technických oborů
Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola
VíceFotovoltaika - základy
1/64 Fotovoltaika - základy princip FV články FV panely účinnost vliv provozu na produkci Principy struktura křemíku 2/64 křemík krystalická mřížka: každý atom Si má čtyři vazební (valenční) elektrony,
VícePřednáška 4. Úvod do fyziky plazmatu : základní charakteristiky plazmatu, plazma v elektrickém vf plazma. Doutnavý výboj : oblasti výboje
Přednáška 4 Úvod do fyziky plazmatu : základní charakteristiky plazmatu, plazma v elektrickém vf plazma. Doutnavý výboj : oblasti výboje Jak nahradit ohřev při vypařování Co třeba bombardovat ve vakuu
VíceNeřízené polovodičové prvky
Neřízené polovodičové prvky Výkonová elektronika - přednášky Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů. Neřízené polovodičové spínače neobsahují
VíceFotodiody, LED, fotodiodové snímače
Fotodiody, LED, fotodiodové snímače Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014 Materiál je pouze grafickým podkladem k přednášce a nenahrazuje
Více17. Elektrický proud v polovodičích, užití polovodičových součástek
17. Elektrický proud v polovodičích, užití polovodičových součástek Polovodiče se od kovů liší především tím, že mají větší rezistivitu (10-2 Ω m až 10 9 Ω m), (kovy 10-8 Ω m až 10-6 Ω m). Tato rezistivita
Více4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,
1 Pracovní úkol 1. Změřte současně světelnou i voltampérovou charakteristiku polovodičového laseru. Naměřené závislosti zpracujte graficky. Stanovte prahový proud i 0. 2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte
Víceteorie elektronických obvodů Jiří Petržela analýza šumu v elektronických obvodech
Jiří Petržela co je to šum? je to náhodný signál narušující zpracování a přenos užitečného signálu je to signál náhodné okamžité amplitudy s časově neměnnými statistickými vlastnostmi kde se vyskytuje?
Více9. ČIDLA A PŘEVODNÍKY
Úvod do metrologie - 49-9. ČIDLA A PŘEVODNÍKY (V.LYSENKO) Čidlo (senzor, detektor, receptor) je em jedné fyzikální veličiny na jinou fyzikální veličinu. Snímač (senzor + obvod pro zpracování ) je to člen
VíceGlass temperature history
Glass Glass temperature history Crystallization and nucleation Nucleation on temperature Crystallization on temperature New Applications of Glass Anorganické nanomateriály se skelnou matricí Martin Míka
VícePolovodičové diody Definice
Polovodičové diody Definice Toto slovo nemám rád. Navádí k puntičkářskému recitování, které často doprovází totální nepochopení podstaty. Jemnější je obrat vymezení pojmu. Ještě lepší je obyčejné: Co to
Více