Fyzika polovodičů

Garant předmětu:

Vítězslav Benda

Přednášející:

Vítězslav Benda

Cvičící:

Vítězslav Benda

Předmět zajišťuje:

katedra elektrotechnologie

Anotace:

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

Požadavky:

Základní znalosti matematiky a fyziky (včetně kvantové teorie)

Osnova 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

Osnova 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

Cíle studia:

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

Studijní materiály:

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.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Doktorské studium, prezenční forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, kombinovaná forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, strukturované prezenční (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, strukturované kombinované (povinně volitelný předmět)