1 / 25

Figur 1-2 Gitterstruktur

Figur 1-2 Gitterstruktur. Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2). Forbudt område, energigap. Energiskjema for ledere, halvledere og isolatorer Ser på de to øverste båndene: Ledningsbåndet og valensbåndet. (Figur 1-3). Kald krystall (silisium), isolator (ingen bevegelige elektroner):.

hector-garza
Télécharger la présentation

Figur 1-2 Gitterstruktur

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Figur 1-2 Gitterstruktur Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2) Forbudt område, energigap

  2. Energiskjema for ledere, halvledere og isolatorerSer på de to øverste båndene: Ledningsbåndet og valensbåndet (Figur 1-3)

  3. Kald krystall (silisium), isolator (ingen bevegelige elektroner): Romtemperatur, dårlig leder = halvleder (silisium):

  4. Si n - doping N-doping av Si-krystall (Figur 1-4 og 1-5): Tilsetting av fremmedatom med 5 elektroner i ytterste skall:

  5. Si p - doping N-doping av Si-krystall (Figur 1-6 og 1-7): Tilsetting av fremmedatom med 3 elektroner i ytterste skall:

  6. Hullstrøm: 1) 2) 3) Elektronhopp mot venstre betyr at hullet går mot høyre. Hullet har positiv ladning, fordi et elektron mangler. Tid

  7. Doping og energi, en oversikt Halvleder: p-dopet halvleder: n-dopet halvleder: Energi Energi Energi Ledningsbånd Nesten tomt Ledningsbånd: Nesten tomt Inndopedeelektroner *) *) Valensbånd: Inndopede ledigeplasser, hull Valensbånd Fullt Valensbånd Fullt *) De inndopede elektronene havneregentlig på et energinivå like underledningsbåndet, kalt donornivå. *) Hullene havner egentlig på et nivå like over valensbåndet, kalt akseptornivå.

  8. Figur 1-10 En p-n overgang kan tenkes dannet på denne måten.Si-atomene er ikke tegnet! 1) • ”Skjøter” sammen to krystallbiter.Elektroner diffunderer (termiske hastigheter) • Elektroner okkuperer ledigeplasser. Det dannes negative ioner og positive ioner. • p-side: Nøytralt område med p-doping.n-side: Nøytralt område med n-doping.Sperresjikt: Ladet område, negative ioner på p-siden og positive ionerpå n-siden. • Sperresjiktet ligner en plate-kondensator med et elektrisk feltfra pluss til minus. 2) 3) 4)

  9. E Diode i lederetning: Svekking av feltet isperresjiktet slik at ladninger kan passere p p - - side side n n - - side side sperresjikt sperresjikt (Fig. 1-13) E p p - - side side n n - - side side Diode i sperreretning: Styrking av feltet isperresjiktet slik at ladninger ikke kan passere sperresjikt sperresjikt (Fig. 1-12)

  10. Lysfølsom motstand, LDR (Light Dependent Resistor) (Figur 1-14) Det som begrenser strømmen i kretsen er antall elektroneri ledningsbåndet i den lysfølsomme motstanden.

  11. Lysfølsom motstand, LDR (Light Dependent Resistor) hf hf Bestråling: Fotoner treffer elektroner i silisiumkrystallen. Fig. 1-15 Resultat: Elektroner slåes ut (fotoelektriskeffekt) dersom fotonet har nok energi. Det skapes elektron-hull par. (To par på tegningen). Flere elektroner betyrbedre ledningsevne/mindre motstand

  12. Fotodioden, Figur 1-16

  13. Foton mot krystall Elektron-hull par h f Dette skjer i Fig 1-17:

  14. Figur 1-17 Fotodioden. Strålingsenergi elektrisk energi.

  15. Billeddannende sensor, CCD Charge Coupled Device 5 bilder om punkt 1.3.4

  16. Hva er et digitalt bilde? Et digitalt bilde er et bilde gjort om til en matrise av tall. 0 100 200 255 Lysskala: Svart grått hvitt

  17. linse Sensoren plasseres i bilde-planet Objekt Hvert element (pixel) i matrisen er en sensorsom registrerer lysmengden (antall fotoner)som treffer. Ulike antall fotontreff. I dette eksemplet er det brukt 81 sensorer Hva betyr antall pixler for bildets kvalitet?

  18. Halvlederkrystaller i matrise: En følsom sensor: ca 70 % av fotonene skaper ladning, mot ca 2 % som lager spor i en ”gammeldags” fotografisk film. E: Det elektriske feltet i p-n overgangen Drar elektroner mot høyre n p Forklaring til Fig 1-19 E Antall elektroner her er et målfor antall fotoner som treffer iløpet av eksponeringstiden. Fotonet slår ut ett elektron som dras overtil n-matererialet.

  19. Hver pixel har en ladningsmengde som avhenger av • belysningen. • Mange fotoner (lyst område) = stor ladning • Få fotoner (mørkt område) = liten ladning • Ladningene i hver pixel avleses elektronisk • Ladningsverdiene settes inn på en lys-mørke skala,for eksempel 0 -> 255 Animasjon (fargebilde)? 210 75 73 67205 199 248 4246 251 248 72215 84 210 7 Mer om farger: 1) Bayer-filter1, Bayer-filter22) Bayer-filter med teskje (You-tube)

  20. Lysforsterker Hovedidé: 1) Ett foton frigjør ett elektron (fotoelektrisk effekt) 2) Dette ene elektronet akselereres i et elektrisk felt og skaper et elektronskred 3) Den store elektronmengden kan så skape lys på samme måten som i en TV-skjerm Problem: Hvordan skape et elektronskred? Svaret er fotomultiplikatorer: Fotomultiplikator, gammel type-1 Antall elektroner som funksjon av spenning Fotomultiplikator, gammel type-2 Fotomultiplikator, ny type

  21. Den store oppfinnelsen er mikrokanalplaten: Tynne rør (diameter ca 6 mikrometer) Høy spenning

  22. Prinsippskisse: Fotokatode i optikkens billedplanFotoelektrisk effekt Elektronene treffer en skjerm, eksiterer atomersom så sender ut fotoner (som i billedrør-TV) Fotoner mot sensor, CCD AnimasjonViser hele systemet fram til CCD sensoren Mikrokanalplate

  23. Lysemiterende diode: Skal denne overta all belysning? Figur 2-7:

  24. Kan vi få dioder med hvitt lys? The wavelength (color) of light produced by a light emitting diode is determined exclusively by the nature of the doped semiconductor materials and is independent of dyes utilized to color the epoxy dome lens. Typical visible wavelengths emitted by semiconductor diodes are red (650 nanometers), orange (620 nanometers), yellow (585 nanometers), green (555 nanometers), and blue (480 nanometers). White light LEDs are manufactured by a variety of mechanisms, but often contain a phosphor material in the reflector cup that intercepts high-energy blue light from the diode and emits secondary radiation across the entire visible light spectrum.

  25. Halvleder-laseren. Billig og liten, i størrelse ned til et sandkorn. Tvillingen til LED, men speil sørger for stimulet emisjon Figur 2-8

More Related