Elektronika polovodičů

Přednášející:

Jan Voves (gar.)

Cvičící:

Jan Voves (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Elektronické vlastnosti polovodičových materiálů vyplývající z jejich krystalové struktury. Statistika a transport elektronů a děr v polovodiči v rovnovážném i nerovnovážném stavu. Vlastnosti základních polovodičových struktur (PN přechod, heteropřechod) na základě analýzy pásových diagramů. Systematické odvození elektrických charakteristik polovodičových součástek (dioda, BJT, MOSFET, JFET, laser) s důrazem na neideální jevy a s vazbou na obvodové modely. Hlavní trendy vývoje

Požadavky:

http://www.micro.feld.cvut.cz/home/X34EPO

Účast na cvičení, úspěšné absolvování zápočtového testu.

Osnova přednášek:

1. Krystalová struktura polovodičů. Poruchy krystalové mřížky, fonony.

2. Pásový model polovodičů. Efektivní hmotnost elektronu a díry. Hustota stavů.

3. Polovodič v termodynamické rovnováze. Fermiho hladina

4. Transport nosičů náboje v polovodičích. Pohyblivost elektronů a děr.

5. Elektrony a díry v nerovnováze. Generace a rekombinace.

6. PN přechod, heteropřechody - dvourozměrný elektronový plyn, supermřížky.

7. Polovodičové diody, mechanizmy průrazu, rezonanční tunelování.

8. Bipolární tranzistory, výpočet proudového zesilovacího činitele, HBT. Neideální jevy.

9. Kontakt kov-polovodič. Modulační dotace. JFET, MESFET, HEMT.

10. MOS, ideální a reálná struktura, dielektrika, kapacita struktury MOS.

11. MOSFET, neideální jevy, jevy krátkého a úzkého kanálu. CCD.

12. Interakce záření s polovodičem, absorpce záření, fotoluminescence.

13. Elektroluminescence. Polovodičové lasery.

14. Kvantové tečky, jednoelektronový transport.

Osnova cvičení:

1. Opakování základních zákonitostí kvantové mechaniky.

2. Elektron v periodickém potenciálu, Kroningův-Penneyův model.

3. Odvození Fermiho-Diracovy a Boseho-Einsteinovy rozdělovací funkce.

4. Odvození Boltzmannovy transportní rovnice.HD a DD modelů.

5. Ukázka simulace Metodou Monte Carlo.

6. Polovodičové technologie (exkurze).

7. Aplikace Schrodingerovy rovnice na elektron v kvantové jámě, tunelování.

8. Úrovně modelů polovodičových součástek.

9. Zviditelnění fyzikálních dějů v polovodičovich součástkách na počítači (2D simulace)

10. Měření transportních vlastností - pohyblivost v kanálu HEMT.

11. Měření unipolární struktury - CV charakteristiky.

12. Měření polovodičového laseru - spektrální charakteristiky.

13. Zápočtový test.

14. Zhodnocení výsledků, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Voves, J.: Fyzika polovodičovich součástek, Praha, skripta ČVUT 1997

2. Frank, H.: Fyzika a technika polovodičů, Praha, SNTL 1990

3. Voves,J. , Kodeš J.:Elektronické součástky nové generace, Grada 1995

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - aplikovaná elektronika- strukturované studium (povinný předmět)
• Elektronika - elektronika a fotonika- strukturované studium (povinný předmět)