Základí vlastosti olovodičů Volé osiče áboje - elektroy -e m, - díry +e m V termodyamické rovováze latí Kocetrace osičů je možo vyjádřit omocí Fermiho eergie W F
dotace doory ty N dotace akcetory ty P komezovaý olovodič, obsahující doory i akcetory ty N ty P
Závislost olohy Fermiho hladiy a dotaci N + - silě dotovaý (degeerovaý) olovodič tyu N N - olovodič tyu N - dotovaý (edegeerovaý), - málo dotovaý olovodič tyu N (začí se také N - ), I - itrisický (vlastí) olovodič, - málo dotovaý olovodič tyu P (začí se také P - ), P - olovodič tyu P - dotovaý (edegeerovaý), P + - silě dotovaý olovodič tyu P (degeerovaý).
Koduktivita olovodičů Nosiče áboje mají termickou rychlost v th Pokud je řiložeo elektrické ole, volé osiče jsou urychlováy Polovodičem rochází roud o hustotě Koduktivita g je vyjádřea V oblasti běžých rovozích telot olovodičových součástek ohyblivost klesá s rostoucí telotou, μ ~ T -r tedy odor s rostoucí telotou roste U křemíku je 3/ < r < 5/
V termodyamické rovováze rovovážé kocetrace elektroů 0 děr 0 0 0 = i Při ůsobeí vějších sil dochází ke zvýšeí kocetrace osičů, takže bude termodyamická rovováha arušea D, D se azývají kocetrace erovovážých osičů. obvykle latí D = D DW kt D D ex 0 0 i
Rekombiace erovovážých osičů dd dt rec D τ doba života osičů (erovovážých) zářivá rekombiace r C r N Augerova rekombiace A A C N A C Au D D Rekombiace omocí lokálích ceter t C N t t Výsledá doba života osičů r A t
DIFÚZE A DRIFT NEROVNOVÁŽNÝCH NOSIČŮ Pokud v olovodiči existuje gradiet kocetrace osičů, dochází k difúzi S difúzím tokem ábojů je sojea hustota roudu Difúzí koeficiety Pokud zároveň ůsobí el. ole, dochází rovež k driftu (ohybu vlivem el. ole) erovovážých osičů. Celkový roud je součtem roudu difúzího a driftového. Celková hustota roudu
ROVNICE KONTINUITY Změy kocetrace osičů - vlivem difúze a driftu - vlivem geerace a rekombiace Časová změa kocetrace osičů je odle II.Fickova zákoa (o dolěí o čley vyjadřující geeraci a rekombiaci) dáa vztahy V jedorozměrém říadě (ro G = 0) Po zjedodušeí (aroximace) iou aroximací je rovice ábojové bilace, která v itegrálí formě vyjadruje časovou zmeu celkového áboje erovovážých osičů ve vyšetřovaé oblasti
POLOVODIČE S NEHOMOGENNÍ DOTACÍ Poloha Fermiho eergie W F v zakázaém ásu závisí a kocetraci říměsí estliže se měí kocetrace říměsí s rostorovou souřadicí, měí se rověž oteciálí eergie volých osičů áboje U olovodiče tyu P Vitří elektrické ole vziká rověž ři orušeí elektroeutrality Pokud existuje vitří elektrické ole, mohou astat odchylky od Ohmova zákoa
VLASTNOSTI PŘECHODU PN Na řechodu PN vziká eerg. bariéra eudif U diff kt l 0 0 e i Pokud je a oblast tyu N řiložeo záoré aětí, eergetická bariéra se síží a hodotu e(udif U) V tyu P a = P0 + D V tyu N a = N0 + D x D( x) D( 0) ex L hustota roudu děr v tyu N hustota roudu elektroů v tyu P eu D( 0) P0 ex kt eu D( 0) N0 ex kt D D eu eu i e ex 0 ex L P0 L N0 kt kt ed ed d( D) d d( D) d x 0 x0 Platí ro ízkou úroveň ijekce
Shockleyho aroximace eu 0ex kt < <, roste s úroví ijekce V říadě U 0 je řechod PN olarizová roustě a roudová hustota rychle roste s rostoucím aětím. e-li U >> kt/e (kt/e 6 mv ři T = 300 K), je ex(eu/kt) >>, hustotu roudu lze vyjádřit eu 0 ex kt V říadě závěré olarizace U < 0; okud U >> kt/e, je ex(eu/kt) << a hustota roudu je 0 i e D L 0 D L 0
Nelze-li tloušťku d oblasti rostorového áboje zaedbat, je třeba uvažovat geeraci árů elektro -díra v této oblasti. Rychlost geerace osičů, G i sc V oblasti rostorového áboje je tak geerová roud o hustotě Hustotu geeračě-rekombiačího roudu gr lze aroximovat vztahem. gr eid ( U) eu ex sc kt Geeračě-rekombiačí roud je tvoře majoritími osiči Celková hustota roudu řechodem PN je ak gr e d 0 Gdx D D eu eid( U ) eu i e ex ex L 0 L 0 kt sc kt
Závěrá charakteristika Pro U R << U BR Shockley R i e D L 0 D L 0 0 Reálá chrakteristika R0 D D ( U ) e i L L 0 0 eid( U ) sc Pro U R U BR estliže závěré aětí výrazě vzroste, v oblasti rostorového áboje dochází k laviovému jevu R( UR ) M R0 Multilikačí čiitel M U U R BR 3 < < 6