Principy optoelektronických prvků: přechod P-N, Schottkyho kontakt, struktura MIS, heterogenní přechody, fotovoltaické
jevy, polovodičové zdroje optického záření, polovodičové detektory a snímací elektronky.
Poslední úprava: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D. (14.05.2020)
Principles of optoelectronic devices: P-N junction, Schottky contact, MIS structure, heterojunctions, photovoltaic
phenomena (solar cells), light-emitting diodes and semiconductors lasers, photodetectors, charge-coupled
devices.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (13.05.2013)
Seznámit studenty s fyzikálními základy polovodičových struktur přechod P-N, kov-polovodič, kov-izolátor-polovodič, heterogenních přechodů a optoelektronických prvků založených na těchto strukturách.
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (05.11.2019)
To acquaint students with the physical fundamentals of semiconductor structures P-N transition, metal-semiconductor, metal-insulator-semiconductor, heterogeneous transitions and optoelectronic elements based on these structures.
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (30.10.2019)
Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky.
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (05.11.2019)
The condition for the completion of the course is successful passing the exam.
Literatura -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (13.05.2013)
E. Klier: Polovodičové prvky I., UK, Praha 1984
E. Klier, J. Toušková: Polovodičové prvky II., SPN, Praha 1986
J. Toušek: Polovodičové prvky III., UK, Praha 1993
H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL, Praha 1990
S.M. Sze: Physics of Semiconductor Devices, Wiley-Interscience, New York 1969
Poslední úprava: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D. (14.05.2020)
E. Klier: Polovodičové prvky I., UK, Praha 1984
E. Klier, J. Toušková: Polovodičové prvky II., SPN, Praha 1986
J. Toušek: Polovodičové prvky III., UK, Praha 1993
H. Frank: Fyzika a technika polovodičů, SNTL, Praha 1990
S.M. Sze: Physics of Semiconductor Devices, Wiley-Interscience, New York 1969
Metody výuky -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (13.05.2013)
Přednáška
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (05.11.2019)
Lecture
Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (30.10.2019)
Zkouška sestává z ústní části. Požadavky zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (05.11.2019)
The examination consists of an oral part. The exam requirements correspond to the syllabus of the subject in the extent that was presented at the lecture.
Sylabus -
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (13.05.2013)
1. Přechod P-N
Ideální charakteristika přechodu P-N, rozložení pole a potenciálu, kapacita přechodu. Reálná charakteristika přechodu P-N v propustném a závěrném směru (typy průrazu).
2. Kontakt kov-polovodič
Schottkyho efekt, ideální Schottkyho kontakt, pole a potenciál v oblasti prostorového náboje. Základní přístupy k transportu náboje (volt-ampérová charakteristika a kapacita Schottkyho diod).
3. Struktura MIS
Kapacita ideální a reálné struktury MIS.
4. Heterogenní přechody (HP)
Izotypové a anizotypové HP, pásové energetické diagramy, vliv stavů na rozhraní. Transport náboje, využití HP.
5. Fotovoltaické jevy
Fotoelektrické vlastnosti polovodičů, doba života nerovnovážných nosičů, pohyb nosičů náboje v prostoru a čase, vliv povrchu. Přechod P-N ozářený rovnoběžně a kolmo k rovině přechodu.
Sluneční články: princip činnosti, účinnost a ztrátové mechanismy, konstrukce.
Polovodičové lasery: stimulovaná emise, optická zpětná vazba, spektrální charakteristika vyzařování, výkon záření, účinnost. Lasery na bázi HP, konstrukce, materiály. Životnost laserů.
7. Polovodičové detektory
Charakteristické parametry, faktory ovlivňující detektivitu. Metody detekce záření. Fotoodpory: klasifikace, poměr signál-šum, materiály. Fotodiody a diody PIN: režimy činnosti, setrvačnost, poměr signál-šum. Schottkyho fotodioda.
8. Polovodičové snímací elektronky
Vidikon, plumbikon. Struktury CCD s přenosem náboje.
Poslední úprava: doc. RNDr. Pavel Moravec, CSc. (05.11.2019)
1. P-N junction
Ideal current-voltage characteristics, field and potential distribution, junction capacity. Real characteristics of P-N junction in forward and reverse direction (breakdown types).
2. Metal-semiconductor contact
Schottky effect, ideal Schottky contact, field and space charge potential. Basic approaches to charge transport (current-voltage characteristics and Schottky diode capacitance).
3. Metal-Insulator-Semiconductor (MIS)Structure
Ideal MIS diode. Capacity of ideal and real MIS structure.
4. Heterojunctions
Isotype and anisotype heterojunctions. Energy band diagrams, influence of states on interface, charge transport.
5. Photovoltaic effects
Photoelectric properties of semiconductors, lifetime of non-equilibrium carriers, movement of charge carriers in space and time, surface effect. P-N junction illuminated parallel and perpendicular to junction.
Solar cells: principle of operation, efficiency and loss mechanisms, construction.
