Elektronika polovodičů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

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

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/QB-EPV

Požadavky:

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. Simulace bipolárních tranzistorů

11. Simulace unipolárních tranzistorů

12. Simulace optoelektronických součástek

13. Zápočtový test.

14. Zhodnocení výsledků, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Voves, J.: Fyzika polovodičových součástek. Skripta

ČVUT, Praha 1997

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

1990

[3] Voves, J., Kodeš, J.: Elektronické součástky nové

generace. Grada, Praha 1995

[4] Neamen, D. A.: Semiconductor Physics and Devices. Irwin

1992

[5] Sze S. M.: Physics of Semiconductor Devices, Viley 2007

[6] Wang, F. F. Y.: Introduction to Solid State Electronics

North Holland, 1989

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: