Electrons, holes, band structure. Homogenous semiconductor.
Drift, diffusion, generation, recombination, trapping and tunneling
of carriers. Semiconductor structures. Low-dimensional structures.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)
Seznámit studenty se základy transportu v polovodičích.
Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)
To explain the students the basics of transport in semiconductors.
Literatura -
Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2005)
H.Frank, Fyzika a technika polovodičů. SNTL, Praha 1990.
Poslední úprava: doc. RNDr. Jan Kunc, Ph.D. (07.06.2023)
[1] B. M. Askerov, Electron Transport Phenomena in Semiconductors, World Scientific 1994
[2] V. F. Gantmakher, Y. B. Levinson, Carrier Scattering in Metals and Semiconductors, North-Holland 1987
Metody výuky -
Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (09.05.2008)
přednáška
Poslední úprava: FRANC/MFF.CUNI.CZ (09.05.2008)
lecture
Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (23.06.2020)
Složení ústní zkoušky v rozsahu dle sylabu.
Poslední úprava: prof. Ing. Jan Franc, DrSc. (23.06.2020)
Passing of oral exam - topics listed in sylabus.
Sylabus -
Poslední úprava: FRANC (06.04.2005)
1. Elektrony, díry, pásová struktura.
Klasifikace materiálů (geometrie, čistota, elektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti) Krystalové mřížky a periodické struktury (3d prostorové mřížky; struktury: diamant, sfalerit, wurtzit) Spektrum energií elektronů v polovodičích (pohyb elektronu v periodické krystalové mříži, slabé a silně vázané elektrony, pásová struktura, Brillouinova zona, typy pásových struktur, struktura krajů zon. Díry.).
2. Homogenní polovodič.
Podmínky tepelné a elektrické rovnováhy. Čistý polovodič, dotovaný polovodič (donory, akceptory), vazebná energie zachycených elektronů a děr na příměsových centrech. Stanovení koncentrace elektronů a děr. Fermi-Diracova rozdělovací funkce. Hustota stavů elektronů a děr: Valence, degenerační faktor a deionizace donorů a akceptorů. Podmínka elektrické neutrality. Stanovení Fermiho meze. Příměsový pás.
3. Drift, difuze, generace, rekombinace, zachycení a tunelování nosičů.
Drift Fenomenologické zavedení transportních koeficientů (elektrická vodivost, magnetoresistence, Hallův jev, Seebeckův jev, tepelná vodivost a stručně další). Kinetická rovnice a její řešení. Mechanismy rozptylu nosičů proudu (akustické a optické fonony, ionizované příměsi a další) Difuse Einsteinův a Boltzmanův vztah. Fermiho energie a kvazi Fermiho energie. Rovnice kontinuity náboje a proudu. Shockleyho rovnice. Generace (G), rekombinace (R), záchyt (Z) a tunelování (T) Mezipásová tepelná G a R, mezipásová optická G a R, mezipásová Augerova rekombinace. Vliv záchytných center. Pružné a nepružné tunelování. Doby života.
4. Povodovičové struktury.
Kontakt kov polovodič, přechod p-n, Základní charakteristiky.
Poslední úprava: FRANC (06.04.2005)
1. Electrons, holes, band structure
Classification of materials (geometry, purity, electrical properties, mechanical properties). Crystal lattice and periodic structures (3d lattices, structures, diamond, sphalerite, wurtzite). Spectrum of energy of electrons in semiconductors (movement of electrons in a periodic crystal lattice, strongly and weakly bound electrons, band structure, Brillouin zone, structure of zone edges, holes).
2.Homogeneous semiconductor
Conditions of thermal and electric equilibrium. Intrinsic and doped semiconductor (donors, acceptors),
binding energy of trapped electrons and holes on impurity centers. Determination of concentration of electrons and holes. Fermi Dirac distribution function. Density of states of electrons and holes. Degeneracy factors. Electric neutrality condition. Determination of Fermi level. Impurity band.
3.Drift, diffusion, generation, recombination, trapping and tunnelling of carriers
Drift, phenomenological introduction of transport coefficients (electric conductivity, magnetoresistance,
Hall effect, Seebeck effect, thermal conductivity etc.. Boltzmann kinetic equation and its solutions. Mechanisms of scattering of charge carriers (acoustic and optical phonons, ionized impurities etc)
Diffusion, Einstein and Boltzmann relation, Fermi energy and quasi Fermi energy. Equation of continuity
of charge and current. Shockley equation. generation (G), recombination (R), trapping (T) and
