Ruch dziur w półprzewodniku. W półprzewodnikach dzięki zerwaniu słabych wiązań kowalentnych można wyróżnić wiele elektronów swobodnych. Ponieważ elektron opuszczający wiązanie przenosi ładunek ujemny, to utworzona dziura, tj. miejsce po opuszczonym elektronie, jest obszarem ładunku dodatniego. Ruch dziur w półprzewodniku odbywa się w ten sposób, że elektron z sąsiedniego kompletnego wiązania może przeskoczyć do wcześniej zerwanego wiązania, pozostawiając za sobą dziurę. W czystym półprzewodniku liczba elektronów swobodnych i dziur jest taka sama i przewodnictwo elektryczne w tych półprzewodnikach nazywane jest półprzewodnictwem samoistnym. Reguły obsadzenia poziomów energ- stan preser to min energii, na ostatniej powłoce 8 elektronów – zakaz pauliego Poziom jonizacji – poziom w odl. W ktorej zanika oddziaływanie elektrostatyczne elektronu z jądrem. Poziom walencyjny – ostatnio poziom zajęty w stanie stacjonarnym Poz. Wzbudzenia – pierwszy wolny. Zakaz pauliego – wymusza rozszczepienie dyskretnych poziomów na pasma energetyczne. Polprz samoistny – polprz. Bez defektów i zanieczyszczen, nosniki swobodne powstaja przez zrywanie wiazan kowalencyjnych, liczba elektronów = liczba dziur. Rownanie shockleya J=Ju[exp(U/Ut)-1]. Wplyw procesów generacji i rekombinacji na noś w war. Zap. – generacja nastepuje w obszarze warstwy zaporowej, prowadzi do zwiekszania składowych unoszenia nosników mniejszościowych. Czesc nosników większościowych wstrzykiwanych w stanie przewodzenia do warstwy zaporowej ulega rekombinacji. Przebicie zenera – zachodzi w zlaczach silnie domieszk., mała szer. Złącza, poz. Fermiego powyżej Ec, lub poniżej Ev. Przebicie lawinowe – polega na jonizacji atomów w sieci krystalicznej wskutek dostarczania energii przez swobodny nosnik ładunku rozpedzony w silnym polu elektrycznym.

Złącze PN w stanie równowani termodynamicznej - W stanie równowagi składowe prądu dyfuzji i unoszenia kompensują się oddzielnie dla elektronów i dziur = liczba elektronów w warstwie N dysponujących energią większą niż energia bariery jest równa liczbie elektronów w warstwie P. Podobnie z dziurami. Ec – pasmo przewodnictwa. Ev – pasmo walencyjne. Eg – pasmo zabronione/przerwa energetyczna – odstep pomiedzy Ec a Ev

Położenie poziomu Ferniego jest miara koncentracji elektronów w pasmie przewodnictwa lub dziu w pasmie walencyjnymDuże poziomy wstrzykiwnia nośników. – w sytuacji silnej polaryzacji w kierunku przewodzenia koncentracje nośników wstrzykiwanych poprzez warstwę zaporową stają się porównywalne z koncentracjami nośników większościowych, w obszarach określonych, w stanie równowagi prowadzi to do: A) Model warstwy zubożonej przestaje być słuszny, prąd płynący przez złącze jest proporcjonalny. B) Pojawie się pole elektryczne w obszarach traktowanych za obojętne – obecność skończ. rezystnacji. Suma tej rezystancji oraz rez. zew. styków, doprowadzeń, lutowań nazywamy - REZYSTANCJĄ SZEREGOWĄ Przebicie złącza PN gwałtowny wzrost prądu przy polaryzacji złącza w kierunku zaporowym napięciem większym niż charakterystyczna wart. danego

złączaKonduktancja dynamiczna – obliczany pochodną z Shockleya dla złącza rzeczywistego (bez Rs): g_­d­ = (I+Is)/( NGUt).Rezystancja dynamiczna – odwrotność z konduktancji dynamicznej Pojemność złączowa - Związana z ładunkiem nieskompensowanych jonów domieszek istniejących po obu stronach złącza spolaryzowanego w kierunku zaporowym: C_­j = Cj0/(1-U/Ud)ⁿ wartość tej poj. To zazwyczaj kilkanaście pFPojemnośc dyfuzyjna – zwiazana z wstrzykiwaniem nośników większościowych podczas polaryzacji w kierunku przew.. Nośniki nie rekombinują natychmiast, istnieją prze pewien czas zależny od czasu ich życia. Zmiana prądu lub napięcia w kier. Przewodzenia wymaga zmiany wart. zmagazynowanego ład. co prowadzi do pojawiania poj. dyfuzyjnej C_­d ­ = (I + I_­0­)/(2ŋU_­T­)*t t- czas życia nośników. Im większe wart. poj. Złącz. i dyfuzyjnej tym dłuższe czasy przełączania elementów, wolniejsza praca. Obszary pracy tranzystora bipolarnego: najczęściej wykorzystywany, zakres aktywny normalny kolektor spolaryzowany w kierunku zaporowym a emiter w przewodzenia, -zatkania- oba zaporowo, -nasycenia, oba przewodzenia, -inwersyjnym, emiterowe zaporowo, kolektorowe przewodzenia. Opis działania tranzystora małym prądem bazy sterujemy przepływ znacznie większego prądu, który jest berta razy większy od prądy bazy płynącego od kolektora do emitera (dla NPN).

PRZEBICIA: Zenera-złącze EB- emiter silnie domieszkowany, napiecie przebicia powyżej poniżej 7V. Skrośne-zanim natężenie pola elektrycznego w warstwie zaporowej osiągnie wartość krytyczną cały obszar neutralny bazy może zostać zajęty przez warstwę zaporową złącza BC. Wtórne- związane z przepływem przez strukturę zbyt dużego prądu. Lawinowe- słabe domieszkiwanie obszaru kolektora, przy rozwartym emiterze, rzedu kilkudziesięciu woltów. Wpływ temp.-Zakres zaporowy przed przebiciem,prąd wsteczny wzrasta dwukrotnie -zakres zaporowy po przebiciu, wsp napięcia przebicia beta dodatni dla lawinowego (złocze BC), ujemny dla zenera (złacze EB) OPTOELEMENTY:Fotodioda-prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w kierunku zaporowym, jest niezależny od wartości przykładanego w tym kierunku napięcia, wartość koncentracji nośników mniejszościowych (chyba prąd) w stanie równowagi jest stała ustalona podczas domieszkowania, możemy ją zmieniać poprzez wzrost temp lub oświetlenia. Fototranzystor: tranzystor bipolarny, w którym zmianę prądu bazy powoduje zmiana oświetlenia. Odsłonięta dla promieniowania baza umożliwia generację nadmiarowych par elektron dziura, charakteryzuje się dużą wartością beta, i czułością większą od fotodiody, wady: wolniejszy w stosunku do fotodiody. Transoptor: izolowana od siebie elektrycznie para dioda LED-fototranzystor/fotodioda zamknięte w wspólnej obudowie. Char we. Określona przez LED, wy przez fototranzystor, możliwość pracy przy różnych poziomach składowych stałych na wejściu i wyjściu. Różnica napięć może dochodzić do kV, rezystancja do gigaom. Fotodioda lawinowa gdy zwiększana jest czułość i częstotliwość pracy fotodiody poprzez umieszczanie ich punktu pracy w zakresie przebicia lawinowego. Fotoogniwo U_f = ŋkT/q * ln(1 + I_f /I₀

Częstotliwość graniczna fotodiody: fgr= 1/2pi*Cj(Rs+R_L), Czas reakcji tym mniejszy im bliżej warstwy zaporowej powstaną nośniki mniejszościowe, poprawę szybkości uzyskamy stosując złącze o krótkiej bazie, co podniesie też czułość fotodiody. Fotopowielacz: zamienia strumień fotonów na impulsy elektryczne , umożliwa detekcje bardzo słabych sygnałów, także spoza zakresu widzialnego np. gamma. Sygnał wyjściowy jest liniowo proporcjonalny do natężenia oświetlenia, czułość fotopowielacza zależy od rodzaju promieniowania, materiałów, napięcia i szumów własnych. Żarówka- świeci dzięki rozgrzaniu drutu lub taśmy platynowej, wolframowej umieszczonej wewnątrz bańki próżniowej. Żarnik ulega rozpylaniu, dzięki czemu maleje moc i strumień świetlny. Zalety: zajebiście prosta budowa, tania, wielozadaniowość. Wady: mała skuteczność świetlna ŋ(stosunek strumienia św źródła światła do całkowitej mocy P pobranej lm/W), umiarkowana trwałośc 1000do5000 godzin. Halogen: do obojętnego gazu stosowanego(azot, argon, krypton) dodawane są niewielkie ilości pierwiastków z grupy halogenów: jod, brom i inicjowany jest cykl halogenowy regeneracyjny: parujący ze skrętki wolfram łączy się z halogenem tworząc cząsteczki halogenków wolframu, które pozostają w formie gazowej. Kiedy halogenki docierają w pobliże skrętki następuje rozpad cząsteczki, atomy wolframu osadzają się z powrotem na żarniku, i tak w kółko. Lampy wyładowcze: najpowszechniejsza są świetlówki, światło emitowane jest przez luminofor wzbudzony przez promieniowanie UV, powstałe wskutek wyładowania jarzeniowego w rurze wypełnionej gazem. Świetlówki liniowe: to rury szklane z wtopionymi dwiema elektrodami, między którymi odbywa się wyładowanie. Natęzenie pola elektrycznego w świetlówce której elektordy są połączone z siecią niskiego napięcia nie wystarcza do zainicjowania jonizacji lawinowej. W celu zapoczątkowania należ przyłożyć napięcie do elektrod rzędu 1000 V w postaci impulsu, potem aby podtrzymywać jonizacje wystarczy napięcie kilkudziesięciu woltów. Zalety: duża skuteczność świetlna, duża trwałość (zależna od liczby włączen ale nawet do 10000 h). Wady: duże wymiary, układ zapłonowy, drogie, spadek jasności w miarę upływu czasu . Świetlówki kompaktowe: Typ Sl: ma kształt kilkakrotnie zgiętej rury wyładowczej, ma zapłonnik i statecznik umieszczone w bance zewnętrznej zakończonej gwintem, alternatywa żarówki. Typ PL: współpracująca z zewnętrznym statecznikiem i zapłonnikiem konwekcyjnym albo elektrolitycznym. Zalety: mniejsze rozmairy, brak migotania, sl-zajebista alternatywa żarówy joł. Wady: utrudniony zapłon w nisnik temp, długi czas rozświetlania, dużo czynników zależy od stopnia zużycia, spadek żywotności przy dużej ilości włączeń.