9b-Halfgeleiders [Compatibiliteitsmodus]

25/04/2012
HALFGELEIDERS
• LEWIS-STRUCTUUR BIJ KAMERTEMPERATUUR
Door excitatie: vrij elektron en positief gat
1.ELEKTRISCHE STRUCTUUR
• Halfgeleiders?
- 4 valentie-elektronen
- vb: Silicium en Germanium
VRIJ ELEKTRON
• Lewis-structuur bij lage T (Silicium, vaste stof)
GEEN VRIJE ELEKTRONEN !
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
COVALENTE
BINDING
POSITIEF GAT
Valentie -elektronen
1
2. INTRINSIEKE HALFGELEIDING
3. DOPERING ( extrinsieke halfgeleiding)
A) N-TYPE HALFGELEIDER
• Spanning over halgeleider Si : vrije e- en gaten bewegen
• Dopering d.m.v. atomen met 5 valentie-elektronen
BEWEGING POSITIEVE GATEN
-) halfgeleider Si – dopering met arsceen (As)
Situatie 3
Situatie 2
Situatie 1
2
Si
- +
+
U
- +
U
Lage T
kamertemperatuur
Vrij e-
U
dopering As 5 val e-
Vast pos. As - roosterion
BEWEGING VRIJE ELEKTRONEN
• INTRINSIEKE HALFGELEIDING= geleiding in zuivere
halfgeleiders door vrije e- en gaten die bewegen
• N-TYPE HALFGELEIDER = vrije elektronen en positieve
roosterionen afkomstig van DONOR-atoom
3
4
1
25/04/2012
B) P-TYPE HALFGELEIDER
3. DIODE (P-N iunctie-diode)
• Dopering d.m.v. atomen met 3 valentie-elektronen
• P-type en N-type halfgeleider samenvoegen
-) halfgeleider Si – dopering met Indium (In)
Vrije pos
gaten
kamertemperatuur
Lage T
Vrije
elektronen
Vrij pos. gat
Si
RECOMBINATIE
dopering In 3 val e-
?
Vast neg. In - roosterion
• P-TYPE HALFGELEIDER = beweeglijke positieve gaten en
negatieve roosterionen afkomstig van ACCEPTOR-atoom
DEPLETIELAAG
drempelspanning Ud
5
?
6
• Doorlaatrichting
A) DIODE IN GELIJKSTROOMKRING
• Sperrichting
SCHEMATISCH
DEPLETIELAAG
VERGROOT ?!
SCHEMATISCH
DEPLETIELAAG
VERWIJNT !
e- uit n-gebied naar +pool
gaten uit p-gebied naar –
pool
Geen vrije ladingsdragers meer !
7
e- uit n-gebied recombineren
met + gaten uit p-gebied
LADINGSSTROOM
8
2
25/04/2012
B) DIODE ALS GELIJKRICHTER BIJ WISSELSPANNING (Proef)
• Wisselstroomkring met 1 diode
• I(U) KARAKTERISTIEK (proef P.C.)
+
–
–
+
De stroom kan niet door de diode.
wel
I
MERK OP:
Ge : Ud = 0,2V
Si : Ud = 0,6V
0
10
9
• Brugschakeling met 4 diodes (proef PC)
+
t
• Brugschakeling met 4 diodes en afvlakcondensator
+
11
12
3
25/04/2012
C) TOEPASSINGEN DIODE
• LED (light emitting diode)
• PHOTO-VOLTAISCHE CELLEN
Bij recombinatie vrije e- met positieve gaten wordt er licht
uitgezonden
13
14
4