- Trang Chủ
- Vật lý
- Vật lý đại cương - Bài giảng bán dẫn và máy phát lượng tử phần 1
Xem mẫu
- Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng
T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn
ViÖn VËt lý kü thuËt
Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
- b¸n dÉn & M¸y ph¸t
l−îng tö
- 1. DÉn ®iÖn cña tinh thÓ b¸n dÉn
Vïng n¨ng l−îng: Vïng DÉn
Si 4 ®iÖn tö ho¸ trÞ E g
Eg Vïng Ho¸ trÞ
−
n i = pi ~ e 2 kT
kBT > Eg
T=0K
Lç: Tr¹ng th¸i trèng trong vïng ho¸ trÞ ®iÒn ®Çy
gÇn hÕt:
εk
r r
m h = −m e ; v h = v e ;
r r Eg
ε h = −ε e ; k h = − k e ; e h > 0 k
- 2. B¸n dÉn t¹p chÊt
Ed
1 / 2 − 2 kT
Liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ
n = Nd e
1 nguyªn tö dïng chung 8 ®iÖn
tö ho¸ trÞ víi 4 nguyªn tö kh¸c:
Si, Ge, C m¹ng kim c−¬ng
V DÉn
T¹p thuéc nhãm 5: Ed
P, as, Sb møc donor
+
-
As
V Ho¸ trÞ
T¹p thuéc nhãm 3: V dÉn
+ B, Al, Ga, In møc Acceptor
B-
Ea
Ea
1 / 2 − 2 kT V Ho¸ trÞ
p = Na e
- Dßng ph¸t sinh cã Jng cña ®iÖn
3. ChuyÓn
tö tõ n -> p t¸i hîp víi lç
tiÕp p-n e
εF2 → Dßng t¸i hîp cã J
p
nr
εF1 h n
- + ΔV= (εF2 - εF1)/e Jng+ Jnr=0
V
Jnr(Vngh)=Jnr(0).exp(-e|V|/kBT)
-+
Jng(Vngh)=Jng(0). Jng+ Jnr≠0
-+
eV
I = I 0 .[exp( ) − 1]
ThÕ nghÞch: p(-) n(+)
kT
ThÕ thuËn: p(+) n(-)
Jnr(Vth)=Jnr(0).exp(e|V|/kBT)
Jng(Vth)=Jng(0). V
Jng+ Jnr≠0 HiÖu øng chØnh l−u
- Pin mÆt trêi
e
p n
h- +
ΔV= (εF2 - εF1)/e
-+
-+
ChiÕu ¸nh s¸ng phï hîp lªn chuyÓn tiÕp p-n
Lç (h) vμ ®iÖn tö (e) sinh ra.
Lç bÞ ®Èy vÒ bªn tr¸i (thÕ ©m)
§iÖn tö bÞ ®Èy vÒ bªn ph¶i (thÕ d−¬ng)
=> Dßng quang ®iÖn => Pin mÆt trêi
- §Ìn ®iÖn tö 3 cùc
L−íi
K A
~
§iÖn ¸p trªn l−íi thay ®æi Ýt
-> sè ®iÖn tö tõ K->A thay ®æi m¹nh
-> dßng qua ®iÖn trë thay ®æi m¹nh
- 4. Transitor
dßng ®iÖn tö
E l−íi C
+- -+
p
n n
IC + ΔIC
+- -+
ΔUBE==> ΔIB
dßng lç dßng dß
IE + ΔIE B
==> ΔIE -->ΔIC
IB + ΔIB
IE = IB + IC víi IB
- 5. HiÖu øng nhiÖt ®iÖn
p e T1 < T2
- --
T1 T2 e vμ h khuÕch t¸n
+ ++
n h sang phÝa bªn kia
phô thuéc vμo
nhiÖt ®é
Sù xuÊt hiÖn SuÊt ®iÖn ®éng do chªnh
lÖch nhiÖt ®é gäi lμ hiÖn t−îng nhiÖt ®iÖn
- 6. LASER (Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation)
E2
6.1. Ph¸t x¹ tù nhiªn: §éc hν=E -E 2 1
lËp víi nhau, kh«ng cã kÕt E1
hîp vÒ pha, ®Þnh h−íng vμ ®é kÝch thÝch ph¸t x¹
ph©n cùc Thêi gian hÖ ë tr¹ng th¸i kÝch
thÝch Δt~h/ ΔE ~ 10-8 -10-9s E2
6.2. Ph¸t x¹ c¶m øng: Khi cã hν=E -E
2 1
kÝch thÝch tõ bªn ngoμi bøc kÝch thÝch E1
ph¸t x¹
x¹ c¶m øng cã cïng h−íng,
cïng tÇn sè, ®é ph©n cùc,
kÕt hîp triÖt ®Ó gi÷a ph¸t x¹ vμ kÝch thÝch
- 6.3. Tr¹ng th¸i hÖ E E 2 − E1
−
N2
Nguyªn tö = h¹t; Møc n¨ng kT
~e
N1
l−îng E2>E1. N-tæng sè h¹t cña E2
E1
hÖ E
E1
−2
− 0 N2 N1 N
N 2 ~ e kT
kT
N1 ~ e E1
−
X¸c suÊt hÊp thô kT
P1 ~ N 1 ~ e
E2
−
X¸c suÊt ph¸t x¹ tõ møc E2 kT
P2 ~ N 2 ~ e
T¹i T=300K, ν =3.1014Hz tøc λ=10-6m th×
P2/P1=e-48
- 6.4. Tr¹ng th¸i ®¶o mËt ®é h¹t,
ph©n bè Bolztman më réng
§Ó cã ph¸t x¹ c¶m øng th× P2 >P1 hay N2 >N1
E 2 − E1
E 2 − E1
− N2
P2 N 2 =− >0
= =e ln
kT
N1 kT
P1 N 1 Nªn T0 c©n b»ng nhiÖt ®éng lùc
Boltzman
T
nguon tai.lieu . vn
