Fyzika polovodičů - XP13FPD

Kredity 4
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2S
Anotace
Cílem předmětu je prohloubení znalostí o vlastnostech polovodičových materiálů a struktur, které jsou důležité pro hlubší pochopení funkce komponentů polovodičové techniky
Cíle studia
Získat znalosti o polovodičových materiálech a strukturách potřebné pro hlubší pochopení funkce polovodičových součástek
Osnovy přednášek
1. Základy fyziky pevných látek
Adiabatická aproximace. Jednoelektronová aproximace
Blochův teorem

2. Pohyb elektronu v krystalové mříži ve vnějším elektrickém a magnetickém poli
Díry a jejich základní vlastnosti

3. Pásová struktura nejdůležitějších polovodičů
Polovodiče s diamantovou strukturou. Polovodiče se strukturou sfaleritu


4. Poruchy krystalové mříže
Kmity mřížky - fonony. Interakce fononů s elektrony a dírami
Lokalizované poruchy, donory a akceptory

5. Statistika elektronů a děr v polovodičích
Hustota stavů. Koncentrace volných nosičů náboje

6. Nedegenerované polovodiče, kompenzované polovodiče, degenerované polovodiče,
Vliv teploty na koncentraci nosičů

7. Transportní jevy v polovodičích. Boltzmannova transportní rovnice
Mechanismy rozptylu.

8. Konduktivita polovodičů, závislost na teplotě a koncentraci příměsí
Hallův jev, magnetorezistence. Transportní jevy v přítomnosti gradientu teploty

9. Přenosové jevy v silných elektrických polích
Gunnův jev, nárazová ionizace

10. Generace a rekombinace nerovnovážných nosičů náboje
Optická generace nerovnovážných nosičů náboje

11. Rekombinace nerovnovážných nosičů
Mezipásová zářivá rekombinace, nárazová (Augerova) mezipásová rekombinace
Rekombinace prostřednictvím lokálních center. Povrchová rekombinace.

12. Difúze a drift nerovnovážných nosičů náboje

13. Nehomogenní polovodiče a základní polovodičové struktury
Polovodiče s nehomogenní dotací. Vlastnosti přechodu PN

14. Amorfní polovodiče













Osnovy cvičení
1. Krystalová mřížka, typy krystalových mřížek, prvky symetrie
2. Reciproká krystalová mřížka, Brillounovy zony
3. Pásová struktura polovodičů - příklady
4. Donory a akceptory v polovodičích
5. Výpočet polohy Fermiho hladiny
6. Metody měření konduktivity polovoddičů
7. -11. Měření parametrů polovodičových materiálů
12. Vyhodnocení experimentú
13. Zápočet
Literatura
M. Grundmann: The Physics of Semiconductors - An Introduction Including Nanophysics
and Applications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

Y. Yoshida and G. Langouche (editors): Defects and Impurities in Silicon Materials: An Introduction to Atomic-Level Silicon Engineering, Springer, Japan 2015

Benda V, Gowar J, Grant DA: Power semiconductor devices-theory and applications, Chichester, 1999, John Wiley & Sons.
Požadavky
Základní znalosti matematiky a fyziky (včetně kvantové teorie)