Popis předmětu - XP13FPD

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
XP13FPD Fyzika polovodičů
Role:S Rozsah výuky:2P+2S
Katedra:13113 Jazyk výuky:CS
Garanti:Benda V. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Benda V. Kreditů:4
Cvičící:Benda V. Semestr:Z

Anotace:

Cílem předmětu je prohloubení znalostí o vlastnostech polovodičových materiálů a struktur, které jsou důležité pro hlubší pochopení funkce komponentů polovodičové techniky

Cíle studia:

Získat znalosti o polovodičových materiálech a strukturách potřebné pro hlubší pochopení funkce polovodičových součástek

Obsah:

. Základy fyziky pevných látek. Pohyb elektronu v krystalové mříži ve vnějším elektrickém a magnetickém poli. Díry a jejich základní vlastnosti. Pásová struktura nejdůležitějších polovodičů Poruchy krystalové mříže Statistika elektronů a děr v polovodičích. Koncentrace volných nosičů náboje. Vliv teploty a koncentrace příměsí na koncentraci nosičů. Transportní jevy v polovodičích. Konduktivita polovodičů, Hallův jev, magnetorezistence. Transportní jevy v přítomnosti gradientu teploty. Přenosové jevy v silných elektrických polích. Generace a rekombinace nerovnovážných nosičů náboje. Difúze a drift nerovnovážných nosičů náboje. Nehomogenní polovodiče a základní polovodičové struktury. Vlastnosti přechodu PN. Amorfní polovodiče.

Osnovy přednášek:

1. Základy fyziky pevných látek
Adiabatická aproximace. Jednoelektronová aproximace Blochův teorem
2. Pohyb elektronu v krystalové mříži ve vnějším elektrickém a magnetickém poli
Díry a jejich základní vlastnosti
3. Pásová struktura nejdůležitějších polovodičů
Polovodiče s diamantovou strukturou. Polovodiče se strukturou sfaleritu
4. Poruchy krystalové mříže
Kmity mřížky - fonony. Interakce fononů s elektrony a dírami Lokalizované poruchy, donory a akceptory
5. Statistika elektronů a děr v polovodičích
Hustota stavů. Koncentrace volných nosičů náboje
6. Nedegenerované polovodiče, kompenzované polovodiče, degenerované polovodiče,
Vliv teploty na koncentraci nosičů
7. Transportní jevy v polovodičích. Boltzmannova transportní rovnice
Mechanismy rozptylu.
8. Konduktivita polovodičů, závislost na teplotě a koncentraci příměsí
Hallův jev, magnetorezistence. Transportní jevy v přítomnosti gradientu teploty
9. Přenosové jevy v silných elektrických polích
Gunnův jev, nárazová ionizace
10. Generace a rekombinace nerovnovážných nosičů náboje
Optická generace nerovnovážných nosičů náboje
11. Rekombinace nerovnovážných nosičů
Mezipásová zářivá rekombinace, nárazová (Augerova) mezipásová rekombinace Rekombinace prostřednictvím lokálních center. Povrchová rekombinace.
12. Difúze a drift nerovnovážných nosičů náboje
13. Nehomogenní polovodiče a základní polovodičové struktury
Polovodiče s nehomogenní dotací. Vlastnosti přechodu PN
14. Amorfní polovodiče

Osnovy cvičení:

1. Krystalová mřížka, typy krystalových mřížek, prvky symetrie
2. Reciproká krystalová mřížka, Brillounovy zony
3. Pásová struktura polovodičů - příklady
4. Donory a akceptory v polovodičích
5. Výpočet polohy Fermiho hladiny
6. Metody měření konduktivity polovoddičů
7.-11.  Měření parametrů polovodičových materiálů
12. Vyhodnocení experimentú
13. Zápočet

Literatura:

M. Grundmann: The Physics of Semiconductors - An Introduction Including Nanophysics
and Applications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010
Y. Yoshida and G. Langouche (editors): Defects and Impurities in Silicon Materials: An Introduction to Atomic-Level Silicon Engineering, Springer, Japan 2015
Benda V, Gowar J, Grant DA: Power semiconductor devices-theory and applications, Chichester, 1999, John Wiley & Sons.

Požadavky:

Základní znalosti matematiky a fyziky (včetně kvantové teorie)

Poznámka:

XP13FPD - Semiconductor physics

Klíčová slova:

Elektrony a díry, vodivostní pás, valenční pás, donory, akceptory, fermi-dirakova rozdělovací funkce, Fermiho energie, koncentrace volných nosičů náboje, Boltzmannova transportní rovnice, konduktivita polovodičů, Hallův jev, termoelektrické jevy, nerovnovážné nosiče náboje - generace a rekombinace, difúze a drift nosičů, nehomogenní polovodiče, přechod PN, heteropřechody, přechod polovodič - kov, amorfní polovodiče

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
DOKP Před zařazením do oboru S
DOKK Před zařazením do oboru S


Stránka vytvořena 30.11.2020 17:50:52, semestry: L/2021-2, Z,L/2020-1, L/2019-20, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.