MIKROELEKTRONIKA 4.

1. Nemlineáris elektromos jelenségek, eszközök2. Félvezetők optikája, nemegyensúlyi folyamatok, fotovezetés, lumineszcencia, eszközök

Negatív differenciális ellenállás kialakulása (σd=dI/dV):

I

V

Lineáris eset : J= σE = eµnE, az elektron termodinamikai egyensúlyban van a ráccsal, az elektromos tér elhanyagolhatóan hat a teljes energiára

E elektromos térben az l szabadúthosszon az elektron eEl energiára tesz szert, amelyet akusztikai fononnak ad át vagy kap ütközések következtében.

Viszonylagos energiavesztés: =E/kT.

Még nagyobb sebesség –bekapcsolódnak az optikai fononok is, a folyamat telítődik.

Az ütközés rugalmas, ha eEl / E 1,ekkor vv0, azaz a pótsebesség kisebb az egyensúlyinál.Ha összemérhető vagy nagyobb – nemlineáris effektus

100 1000 V/cm

I, A/cm2

1000

100

10

Ge, 300K

Mechanizmusok:

Ütközési (Avalanche) ionizáció, (E≈ 5 V/cm – az adalékok ionizációja)

Tunelezés :

Elektrostatikus ionizáció , a potenciális gát csökkenése:

Háromszögű gát áthaladásának valószínűsége: U

Ed

rm

105 V/cm

E

107 V/cmE

Ec

Ev

Alagútdióda működése:

OVONIC switch

Statikus (a) és impulzus karakterisztikák (b) monostabil OVONIC kapcsolóban

Statikus (a) és impulzus karakterisztikák (b) bistabil OVONIC kapcsolóban

Zener dióda (stabilitron)

C. Zener – az átütés tunelezési mechanizmusa.

5,6 V letörési feszültség, egy másik diódával kompenzált diódában 6,2 V. –akár referencia!

Áram, feszültség, hőmérséklet stabilizálás.

Metallization cell memory switch

M.Mitkova.

Félvezetők optikája

xII exp1

Optikai elnyelés: Bouguer törvénye

RII 101

2

2

1

1

n

nR

I

I0 IR

xI1

Két fontos feltétel:1.foton-elektron kölcsönhatásnál marad a teljes energia E1= E+h

2. foton-elektron kölcsönhatásnál marad az elektron kvaziimpulzusa p1=p+hk/2, k – hullámvektor

E=p2/2m*, p=kh/2π

1+( Tehát ha 0, k 0, dielektrikum, az anyag áttetsző,

1+(n4Eg=77

Lehető elektronátmenetek a félvezetőkben:

Ec

Ev

E

Direkt megengedett átmenetek

Nemegyensúlyi folyamatok, fotovezetés

n

Gtd

nd

0

.exp,exp1

t

nnt

nn stst

Fotovezetés spektruma.

Fotovezetés:

f =e(n0+n)n +(p0+p)p

f stac = e α n I / h

p-n átmenet, napelem

Ifoto=e(Iopt/h)(nV/L)

L

Hozam:G=Ifoto/Ifoton

Fotorezisztorok kvantum hatásfoka

Lumineszcencia, eszközök

Hatásfok :=pr / pr+ pnr

nr r

E Foto-Röntgen-Elektro-Termo-Chemo-

Indikátorok,Képernyők,

Kimenet: LED, laser, MQWL.

LED és LD

LED

OLED

Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium (AlQ3)