1 / 29

Semiconductors The Tenth Lecture

أشباه موصلات المحاضرة العاشرة. Semiconductors The Tenth Lecture . الثلاثاء 8 / 6 / 1435 ھ الاولى والثانية أ / سمر السلمي. Outline for today. ظاهرة انتقال الالكترونات والثقوب في اشباه الموصلات الحركية علاقة الحركية بمعدل التصادمات (أو الاستطارة )

sorcha
Télécharger la présentation

Semiconductors The Tenth Lecture

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. أشباه موصلاتالمحاضرة العاشرة SemiconductorsThe Tenth Lecture الثلاثاء 8/6/ 1435 ھ الاولى والثانية أ / سمر السلمي

  2. Outline for today • ظاهرة انتقال الالكترونات والثقوب في اشباه الموصلات • الحركية • علاقة الحركية بمعدل التصادمات (أو الاستطارة) • أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • التيار الانسياق • كثافة التيار • المقاومية و الموصلية • قياس المقاومية • تأثير هول • انحناء شريط الطاقة • أنواع التشتت للالكترونات والثقوب في اشباه الموصلات • مساهمة التشتت في الحركية

  3. الواجب الثاني • وضعت الواجب في موقعي و سوف يكون اخر موعد لتسليم الواجب يوم 22 / 6 / 1435 هـ في موعد المحاضرة ولن اقبل بأي تأخير بالنشاط لجميع الطالبات • واخر موعد لتسليم النشاط لجميع الطالبات يوم 22/ 6 / 1435 هـ للنشاطات الفردية لن اقبل بايتاخير • تذكير بموعد الاختبار الدوري الثاني • سوف يكون ان شاء الله يوم 7/7/ 1435 هـ

  4. سرعة الانسياق والحركية (velocity and mobilityDrift) • جدول لقيم الحركية للالكترونات والثقوب • لمواد مختلفة من اشباه موصلات • مقارنة • حركية الالكترونات اكبر من حركية الثقوب

  5. علاقة الحركية بمعدل التصادمات (أو الاستطارة) • the relationship between themobility and Collision rates (or scattering) • عند زياد تصادمات الحوامل يقل الحركية (علاقة عكسية) • تكون التصادمات ناتجة أما من • تصادم الحوامل مع الذرات المهتزة بسبب الطاقة الحرارية • من الشوائب المتأينة ( المجال الكهربي الناتج عن الشوائب المتأينة(

  6. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility • هناك عدة انواع من ميكانيكا التشتت (الاستطارة) ولكن اهم نوعين هنا استطارة او تشتت الشبيكة(Lattice scattering ) و استطارة او تشتت الشوائب (impurity scattering )

  7. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility • لتبسيط الفهم في كيفية عملهما اعتبري ان هنا مقاومتين موصلتين على التوالي • بحيث RL ترتبط باستطارة الشبيكة و RI ترتبط باستطارة الشوائب • فعند وجود شوائب قليلة نهمل المقاومة RI و المقاومة الكلية تساوي • وهذا يعني ان الاستطارة الناتجة من اهتزازات الشبيكة هي المسيطرة • هنا الحركية لا تكون معتمد على التركيزات ND و NA وبالتالي تكون ثابتة عند علاقة الحركية مع تركيز الشوائب • ومع انخفاض درجة الحرارة تقل الاهتزازات الحرارية المسببة للاستطارة وبالتالى تقل الاستطارة الشبيكة وتتبع علاقة الحركية علاقة اسية مع درجة الحرارة RL RI

  8. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility • لتبسيط الفهم في كيفية عملهما اعتبري ان هنا مقاومتين موصلتين على التوالي • فعند وجود شوائب كثير نهمل المقاومة RLوالمقاومة الكلية تساوي • وهذا يعني ان الاستطارة الناتجة من ايونات الشوائب هي المسيطرة • ومع زيادة الاستطارة او الشوائب تقل الحركية • ومع انخفاض درجة الحرارة تزداد الاستطارة الشوائب (لان سرعة الحوامل تقل مع درجة الحرارة وبالتالى تكون قريبة من ايوناتها وبالتالي تصادمها) RL RI

  9. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility

  10. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility

  11. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility

  12. أثر درجة الحرارة و الشوائب على الحركية • the effects of temperature and doping on mobility

  13. التيار الانسياق (Drift Current) • التيار هو مقدار الشحنة التي تمر خلال وحدة الزمن عبر مستوي عمودي على اتجاه سريان التيار • vd td =الالكترون هنا يبعد مسافة عن المستوي الذي مساحته A خلال الفترة الزمنية t • vd t Ad A=V =الالكترونات هنا داخل حجم تعبر المستوي A خلال الفترة الزمنية t • vd t A n=V n عدد الالكترونات تعبر المستوي A خلال الفترة الزمنية t (وهو ما يساوي • تركيز الالكترونات مضروب في وحدة حجم ) • vd t A n (-q)=Qهي الشحنة التي تعبر المستوي خلال الزمن t • تيار الانسياق للإلكترون هو الشحنة التي • تعبر المستويA خلال وحدة الزمن t =

  14. كثافة التيار الانسياق (Drift Current density) • كثافة التيار هو التيار الذي يعبر وحدة السطوح في اتجاه سريان التيار • للالكترونات • للثقوب =

  15. المقاومية و الموصلية (Resistivity and conductivity) • المقاومية : اعاقة سريان التيار داخل المادة بسبب خصائص داخلية في هذه المادة • كثافة التيار ترتبط بعلاقة طردياً مع المجال الكهربي والموصلية وعكسيا مع المقاومية =

  16. المقاومية و الموصلية (Resistivity and conductivity) =

  17. قياس المقاومية(Measuring resistivity ) • 1- • رياضياً • عملياً : • يؤدي الى اتلاف المادة وغير مناسبة للصناعة • 2- طريقة اخري للقياس المجسات الاربعة • Г هنا عامل تصحيح معروف • عملياً: يؤدي الى اتلاف بسيط المادة • 3- طريقة ثالثة عن طريق المولدات الصوتية دون • ملامسة المادة • انظر الكتاب صفحة 107 الى 109 =

  18. تأثيرهول في اشباه الموصلات( Hall effect ) (غير موجود في الكتاب) • في الصورة العامة =

  19. تأثيرهول(Hall effect) • من قانون القوة للورنتز • في حالات القوة في اتجاه y للالكترونات والثقوب • من الصورة العامة للقوة • بالتعويض =

  20. تأثيرهول(Hall effect) • بسبب عدم وجود تيار في الجانبين او في اتجاه y • بالتالي • بالتعويض في المعادلات السابقة • هناك تيار في اتجاه x • وبالتعويض =

  21. تأثيرهول(Hall effect) • وهنا نريد حساب معامل هول(RH)hall coefficient من • بالتعويض في المعادلات السابقة نحصل • أو إذا كان • أو ايضا =

  22. تأثيرهول(Hall effect) • في حالة n-type و p-type • وهنا معامل هول (RH)hall coefficient ايضا يساوي • (VH) جهد هول hall voltage • ولكن عن طريق التركيز والشحنة • في p-type وفي n-type • سؤال مشاركة استنتجي معامل هول في المادة من النوعp-type و n-type من البداية؟ =

  23. انحناء شريط الطاقة (التوصيل والتكافؤ) (Band Bending) • يحدث انحناء في نطاق او شريط التوصيل والتكافؤ عندما يكون في مجال كهربي =

  24. انحناء شريط الطاقة (التوصيل والتكافؤ) (Band Bending) • يحدث انحناء في نطاق او شريط التوصيل عندما يكون في مجال كهربي حسب اتجاه المجال • لانتقال الالكترون عبر شريط ا الفجوة • ولكن عند وجود طاقة فائضة اي • هذا الفائض • يعبر عنه بطاقة حركية K.E =

  25. انحناء شريط الطاقة (التوصيل والتكافؤ) (Band Bending) • لحساب المجال الكهربي نفترض بوجود طاقة مرجعي ( اختياري) • اولا . حساب طاقة الحركية مثلا للالكترون • ثم نحساب الطاقة الكلية بمعرفة الطاقة المرجعية • نوجد طاقة الوضع =

  26. انحناء شريط الطاقة (التوصيل والتكافؤ) (Band Bending) • طاقة الوضع ايضا تساوي الجهد الكهروستاتيكي V مضروب بالشحنة • بالتالي • وهنا المجال الكهربي يساوي بالتالي =

  27. انحناء شريط الطاقة (التوصيل والتكافؤ) (Band Bending) • المجال الكهربي يساوي • لان Ec و EV قيم ثابتة ومشتقة الثابت صفر = V ԑ X X

  28. أنواع التشتت للالكترونات والثقوب في اشباه الموصلات (Type of Scattering of Electrons and Holes in semicoductor) • التشتت باهتزازات الشبكية scattering by lattice vibrations • تشتت الشوائب المؤينةionized impurity scattering • تشتت الشوائب المحايدة Neutral impurity scattering • تشتت بواسطة الانخلاع scattering by dislocations • مساهمة التشتت في الحركية (scattering contributions to mobility) • راجعي المحاضرة السابقة =

  29. أنواع التشتت للالكترونات والثقوب في اشباه الموصلات (Type of Scattering of Electrons and Holes in semicoductor) • التشتت باهتزازات الشبكية scattering by lattice vibrations • (تشتت الفونون الصوتي)Acoustic phonon scattering • الفونون الضوئي للتشتت في اشباه الموصلات القطبية polar optical phonon scattering • التشتت مابين الاودية Intervalley scattering • التشتت الكهروضغطيpiezoelectric scattering =

More Related