INTRODUCTION TO SEMICONDUCTORS

Slides:



Advertisements
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
Strength of Materials I EGCE201 กำลังวัสดุ 1
Advertisements

รอยต่อ pn.
โดย คุณครูทานตะวัน เทียมถนอม กลุ่มสาระฯภาษาต่างประเทศ ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนอุบลรัตนราชกัญญาราชวิทยาลัย กรุงเทพมหานคร.
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า
: Chapter 1: Introduction 1 Montri Karnjanadecha ac.th/~montri Image Processing.
Color Standards A pixel color is represented as a point in 3-D space. Axis may be labeled as independent colors such as R, G, B or may use other independent.
ว เคมีพื้นฐาน พันธะเคมี
บทที่ 2 Semiconductor and P-N junction
Merchant Marine Training Centre วิชาการเป็นเลิศ เชิดชู คุณธรรม ผู้นำ.
Exercise 4: Page 41.
STACK ADT By Pantharee S.. Stack Model  A list with the restriction that insertions deletions can be performed in only one position (LIFO)  Push – insert.
Chapter 3 Simple Supervised learning
หลักสูตรอบรมครู คอมพิวเตอร์ หลักสูตรอบรมครู คอมพิวเตอร์ หลักสูตรที่ ๑ ทักษะการโปรแกรม เบื้องต้น วันที่สาม.
 How do we improve the test?  Why do we have to improve the test?
ว เคมีพื้นฐาน พันธะเคมี
ว เคมีพื้นฐาน พันธะเคมี
เคมีไฟฟ้า(Electrochemistry)
ว เคมีพื้นฐาน ตารางธาตุ
พันธะเคมี อ. ศราวุทธ แสงอุไร ว เคมี พื้นฐาน พันธะเคมี Intermolecular forces 1 นายศราวุทธ แสงอุไร ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ วันที่
การทดลองที่ 5 ปฏิบัติการเคมีทั่วไป I
Electronics for Analytical Instrument
ครูรุจิรา ทับศรีนวล “Room service”. “Room service”
ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
ภาษาอังกฤษ ชั้นมัธยมศึกษาปึที่ 4 Grammar & Reading ครูรุจิรา ทับศรีนวล.
 The nonconformities chart controls the count of nonconformities ( ข้อบกพร่อง หรือตำหนิ ) within the product or service.  An item is classified as a.
Introduction to Microprocessors II
DIODES AND APPLICATIONS
CHAPTER 18 BJT-TRANSISTORS.
Concept and Terminology Guided media (wired) Twisted pair Coaxial cable Optical fiber Unguided media (wireless) Air Seawater Vacuum Direct link Point.
Page : Stability and Statdy-State Error Chapter 3 Design of Discrete-Time control systems Stability and Steady-State Error.
ความคิดเรื่องวุฒิภาวะในศิลปะและการวิจารณ์
ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Element)
วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ Electronic Engineering
ไฟฟ้าเคมี ชุดที่ 2 อ.ศราวุทธ
คำเทศนาหัวข้อที่ 3: ประกาศข่าวดี SERMON 3: PREACHING GOOD NEWS
Integrity Constraints
พันธะโคเวเลนต์ พันธะเคมี ชุดที่2 อ.ศราวุทธ 11/18/2018.
Lecture 6 MOSFET Present by : Thawatchai Thongleam
เซ็นเซอร์ และ ทรานสดิวเซอร์ Sensor and Transducers
พื้นฐานการเขียนแบบทางวิศวกรรม
Tides.
Raviwan Omaree, RN. Infection Control Nurse : ICN Chomethong Hospital
“ชีวิตที่ไร้กังวล” A WORRY FREE LIFE. “ชีวิตที่ไร้กังวล” A WORRY FREE LIFE.
โครงสร้างอะตอม ชุดที่3 อ.ศราวุทธ
1. นี่เป็นสิ่งที่พระเยซูทรงทำ พระองค์ทรงรักษาทุกคน ที่เจ็บป่วยให้หายดี
Wave Characteristics.
Air Carbon Arc Cutting/Gouging
Periodic Atomic Properties of the Elements
Dr.Surasak Mungsing CSE 221/ICT221 การวิเคราะห์และออกแบบขั้นตอนวิธี Lecture 13: การคำนวณได้และการตัดสินใจของปัญหา ที่ยากต่อการแก้ไข.
บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้น เกี่ยวกับระบบสารสนเทศ
Principles of Accounting II
Dr.Surasak Mungsing CSE 221/ICT221 การวิเคราะห์และออกแบบขั้นตอนวิธี Lecture 04: การวิเคราะห์หาความซับซ้อนด้านเวลา ในรูป.
Property Changes of Mixing
ตอนที่ 3: ท่านเป็นผู้ชอบธรรมได้อย่างไร?
Multimedia Production
(การสุ่มตัวอย่างเพื่อการยอมรับ)
คุณลักษณะของเพื่อนที่ดีที่สุด
ที่มาและหน่วยงานกาชาดต่างๆ
บทที่ 7 พัลส์เทคนิค
Concept behind VSEPR Molecular geometries Lecture 25: VSEPR
แล้วไงเกี่ยวกับความจริง What About Truth?
“เคลื่อนไปสู่ชีวิตใหม่” Moving Into the Newness of Life
ตอนที่ 4: เคลื่อนไปกับของประทานของท่าน Part 4: Flowing In Your Gift
Control Charts for Count of Non-conformities
Inventory Control Models
Nuclear Symbol kru piyaporn.
4.7. B-Trees โครงสร้าง tree ที่กล่าวถึงมาแล้วนั้น อยู่บนสมมติฐานที่ว่าโครงสร้างทั้งหมดสามารถจัดเก็บอยู่ในหน่วยความจำของเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ ถ้า จำนวนข้อมูลมีปริมาณมากเกินกว่าที่จะเก็บไว้ใน.
Air-Sea Interactions.
การวิเคราะห์และออกแบบขั้นตอนวิธี
Color Standards A pixel color is represented as a point in 3-D space. Axis may be labeled as independent colors such as R, G, B or may use other independent.
ใบสำเนางานนำเสนอ:

INTRODUCTION TO SEMICONDUCTORS CHAPTER 16 INTRODUCTION TO SEMICONDUCTORS

ATOMIC STRUCTURE AND SEMICONDUCTORS The basic structure of semiconductors Silicon and Germanium Atoms

ATOMIC BONDING The atoms within the crystal structure are held together by covalent bonds This sharing of valence electrons produces the covalent bonds that hold the atoms together

CONDUCTION IN SEMICONDUCTORS An energy band diagram for silicon crystal occurs only at a temperature of absolute 0 K

Comparison of Semiconductors to Conductors and Insulators Pure semiconductive materials are neither insulators nor good conductors because current in a material depends directly on the number of free electrons

Resistivity (ohm-cm) Intrinsic (pure)

Conduction Electrons and Holes An intrinsic (pure) silicon crystal at room temperature has sufficient heat energy for some valence electrons to jump the gap from the valence band into the conduction band, which become free electrons When an electron jumps to the conduction band, a vacancy is left in the valence band within the crystal, called a hole.

Creation of electron-hole

Electron-hole pairs Recombination occurs when a conduction-band electron loses energy and fall back into a hole in the valence band

Types of Current in Semiconductor Electron Current Hole Current

Electron Current in intrinsic silicon When a voltage is applied across a piece of silicon, the movement of free electrons is called electron current. The current which flow opposite with electron current is called hole current.

Hole current in intrinsic silicon

N-TYPE AND P-TYPE SEMICONDUCTORS The conductivities of silicon and germanium can be increased and controlled by the addition of impurities to the intrinsic (pure) semiconductive material called doping The two categories of impurities are n-type and p-type

N-TYPE SEMICONDUCTOR To increase the number of conduction-band electron in intrinsic silicon, pentavalent impurity atom with five valence electrons (such as arsenic (As), phosphorus (P), and antimony (Sb) are added. n-type

Majority and Minority Carriers of N-type Semiconductor The electrons are called the majority carries in n-type material ( the n stand for the negative charge on an electron) Holes which are not produced by the addition of the pentavalent impurity atoms are called minority carries

P-TYPE SEMICONDUCTOR p-type Trivalent impurity atom (three valence electrons, such as aluminum (Al), Boron (B), and gallium (Ga)) are added to increase the number of holes in intrinsic silicon Atoms with three valence electrons are known acceptor atoms because they leave a hole in the semiconductor’s crystal structure p-type

Majority and Minority Carriers of P-type Semiconductor The holes are the majority carries in p-type material The Electron in p-type material are the minority carries

Resistivity vs Concentration of Number of free electrons (Si)

THE PN JUNCTION The junction of silicon which it has doped on one half with a trivalent impurity and the other half with a pentavalent impurity is called the pn junction The pn junction is the feature that allows diodes , transistor, and other devices to work

ขั้นตอนการเข้าสู่สมดุลของรอยต่อ PN 1) Free e- จำนวนมากใน N เคลื่อนที่ไปมาอิสระ มีบางตัวเคลื่อนที่แพร่ ข้ามไปยังฝั่ง P 2) Free e-N รวมกับ holeP บริเวณขอบ Atom ของ P ได้รับ e- เกิน -> ประจุลบ Atom ของ N สูญเสีย e- -> ประจุบวก

ขั้นตอนการเข้าสู่สมดุลของรอยต่อ PN 3) เกิดการสะสมประจุบริเวณรอยต่อเกิดเป็นกำแพงความต่างศักย์ (Barrier Potential) : บริเวณรอยต่อที่มีการสะสมประจุ = Depletion region : ต้านการไหล (แพร่) ของ e- จาก N -> P 4) Depletion region จะขยายการสะสมประจุ ทำให้ กำแพงความต่างศักย์ (ความต่างศักย์ที่รอยต่อ)เพิ่มสูงขึ้น จะต้านการเคลื่อนที่ของ e- ทำให้ : จำนวน e- จาก N ข้ามไป P ลดน้อยลงเรื่อยๆ

ขั้นตอนการเข้าสู่สมดุลของรอยต่อ PN VB 5) เข้าสู่ภาวะสมดุล (Equilibrium state) : หยุดการเคลื่อนที่ของ e- จาก N -> P : เงื่อนไข @ กำแพงความต่างศักย์ (VB: Barrier Potential) สูง จน ไม่มี e- จาก N มีพลังงานสูงพอที่จะเอาชนะ VB ที่รอยต่อ จึงไม่สามารถข้ามรอยต่อจาก N -> P ได้ VB (Si ) = 0.7 V; VB (Ge ) = 0.3 V @ Depletion region ขยายกว้าง

BIASING THE PN JUNCTION Forward Bias Forward bias is the condition that permits current through a pn junction The negative terminal of the VBIAS source is connected to the n region, and the positive terminal is connected to the p region

The Effect of the Barrier Potential on Forward Bias

BIASING THE PN JUNCTION Reverse Bias Reverse bias is the condition that prevents current through the pn junction Reverse current is a very small current produced by minority carries during reverse bias

Energy Diagram for Reverse Bias When a pn junction is reverse-biased, the n-region conduction band remain at an energy level that prevents the free electrons from crossing into the p-region There are a few free minority electrons in the p-region conduction band that flow down the ‘energy hill’ into the n-region, and they combine with minority hole in the valence band

DIODE CHARACTERISTICS Diode Characteristic Curve Forward bias As the forward voltage approaches the value of the barrier potential (0.7 V for silicon and 0.3 V for germanium), the current begins to increase

DIODE CHARACTERISTICS Diode Characteristic Curve Reverse bias As the voltage (VR) increases to the left, the current remains near zero until the breakdown voltage (VBR) is reached When breakdown occurs, there is a large reverse current that can destroy the diode

Reverse Breakdown If the external reverse-bias voltage is increased to a large enough value, reverse breakdown occurs When one minority conduction-band electron goes toward the positive end of the pn junction, during its travel, it collides with an atom and imparts enough to knock a valence electron into the conduction band The rapid multiplication of conduction-band electrons, known as an avalanche effect