IV.4 Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement
|
|
- Pia Schwarz
- vor 5 Jahren
- Abrufe
Transkript
1 IV.4 Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement Elektrolumineszenz entsteht durch den Übergang von einem Elektron aus einem besetzten Zustand im Leitungsband in einen unbesetzten Zustand im Valenzband. Andere Sprechweise: EL entsteht durch Rekombination von Elektronen und Löchern. 1. Kontakt Kontakt 2
2 Rekombination: Strahlend Strahlende Rekombination: Elektron geht unter Lichtaussendung vom LB auf unbesetzten Platz (Loch) im VB R = Apn p: Lochdichte, n: Elektronendichte, A: Rekombinationskoeffizient
3 Rekombination: Auger CB VB Augerrekombination: Elektron und Loch rekombinieren und Energie wird von drittem Teilchen aufgenommen z.b.: R Auger eeh = 2 Bn p
4 Störstellenrekombination (nichtstrahlend) CB Störstellenrekombination: Elektron und Loch werden in dieselbe Störstelle eingefangen VB - Shockley-Read-Hall-Rekombination (hängt ab von Dotierungskonzentration) z.b. Einfangprozeß 1: R = nnσ v Stör e t th N t : Dichte Trapniveaus σ: Einfangquerschnitt v th : therm. Geschw.
5 Störstellenrekombination (strahlend) Bd-Bd Störstellen (strahlend) Störstellen (n. strahlend) Auger
6 Band-Band und Störstellenrekombinations-LEDs (Stand 1992) (Bedeutung der strahlenden Störstellenrekombination hat durch Wachstum von neuen Materialien abgenommen) aus M.G. Craford, IEEE Circuits and Device Magazines, 1992
7
8
9 IV.4.3 Dotierung a) Abb.: a) Ausschnitt aus dem Periodensystem der Elemente. b) Schema zur p- Dotierung. c) Schema zur n-dotierung. b) c) p-dotierung durch Einbau eines Atoms mit 3 Valenzelektronen n-dotierung durch Einbau eines Atoms mit 5 Valenzelektronen
10 Abb. Energieniveaus bei Dotierung Energieniveaus bei Dotierung
11 IV.4.4 Der pn-übergang Wenn p- und n- dotierte Bereiche zusammengeführt werden, kommt es zur Diffusion von Ladungsträgern und zur Ausbildung von Raumladungen. Abb. IV.12: Ausbildung von Raumladungszonen
12 IV.4.4 Der pn-übergang Fermi-Niveau muss in allen Bereichen gleich sein Ladungsneutralität weit weg vom Übergang Am Übergang: Raumladungszone durch ionisierte Dotierungsatome (Störstellen) gemäss: 2 ϕ( x) ρ( x) = 2 x εε 0 (Poisson-Glg.) Elektrisches Feld in der Raumladungszone (Visualisierung der Effekte mittels Programm pn.exe)
13 Schottky-Modell der Raumladungszone Räumlich abrupter Übergang von neutralen zu vollständig ionisierten Störstellen ρ( x) 0 : x wp en : wp < x 0 A = end : 0 < x wn 0 : x > wn konstante Ladungsdichte linearer Feldverlauf N A(D) : Dichte der Akzeptor- (Donator-) Atome Insgesamt Ladungsneutralität: NA wp = NDwn Ausdehnung der Raumladungszone: W = W + W = D N P D 2 U εε ( N + N ) D 0 A D en N mit U : Diffusionsspannung eu E A D D G quadratischer Potentialverlauf Typischer Wert: N = N = 10 A B W 200nm D cm 17 3
14 Ströme am pn-übergang Zwei Arten von Strömen Diffusionsströme Driftströme Diffusionströme werden getrieben von Dichtegradienten: e h jdiff = ede n bzw. jdiff = edh p (D: Diffusionskonstante) Driftströme werden getrieben vom E-Feld: = µ bzw. = µ e h jdrift ne ee jdrift pe he (µ e,h : Elektron- bzw. Lochbeweglichkeit) µ und D sind über die Einstein-Relation miteinander verknüpft: kt b D = e µ
15 Ströme am pn-übergang Ohne Vorspannung herrscht am pn-übergang ein dynamisches Gleichgewicht von Drift- (Feld-) und Diffusionsströmen. Mit Vorspannung: Überschussladungsträger (e s im p-bereich, h s im n-bereich) an den Grenzen der Raumladungszone: Drastischer Anstieg des Nettostroms bei Vorwärtsspannung Schnelle Sättigung in Rückwärtsrichtung
16 Diodenkennlinie Quantitativ: eu kt b j = j 1 s e ( js: Sättigungsstromdichte) Abb. IV.14: Schaltkreissymbole Abb. IV.13: Kennlinie einer pn-diode
17 pn-übergang bei Vorspannung Abb. IV.15: Schema der Lichterzeugung in einer pn-diode - Rekombination von Elektronen und Löchern
18
19 LED ohne/mit Vorspannung Optische Übergänge sind im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Umgebung: Anzahl der Absorptionsübergänge = Anzahl der Emissionsvorgänge Vorspannung sorgt für einen thermodynamischen Nichtgleichgewichtszustand: Quasi-Ferminiveau Elektronen e E F Aufspaltung des Fermi-Niveaus Quasi-Ferminiveau Löcher h E F zusätzliche Rekombinationsvorgänge
20 IV.4.5: Emissionseigenschaften von Leuchtdioden Abb. IV.16: Emissionsspektren verschiedener LEDs
21
22 Optische Verluste in LEDs: 1.: Absorption - Licht muss genügend nahe an der Oberfläche des HL-Materials erzeugt werden
23 Optische Verluste in LEDs: 2.: Fresnel-Verluste - Fresnel-Reflexion an der Oberfläche n n R = n + n R III V % ca. 1/3 des Lichtes wird zurückreflektiert Abb. IV.21: Optische Verluste in LEDs Aufbringen von Antireflexschichten
24 Optische Verluste in LEDs: 3.: Totalreflexion -Totalreflexion tritt auf für Winkel größer als der kritische Winkel θ C 1 sin( θ C ) = θ C (n=3.6)= 16 n das meiste Licht bleibt im Halbleiter cleverers optisches Design der LED
25 Extraction Efficiencies in LEDs sin( φ C ) = 1 n Source: E.F. Schubert For a quantitative treatment the surface area of the calotte has to be put in relation to the solid angle of a full sphere.
26 Source: E.F. Schubert Theareais: φ 2 A= da= 2π rsinφrdφ = 2πr 1 cosφ 0 ( ) C C For an isotropic emitter the relative power emitted through the escape cone is P P esc total 2 2πr ( 1 cosφ ) C 1 ( 1 cos φ ) = Ptotal = 2 4π r 2 C For n=3.6 this results in an extraction efficiency as low as 2 %!!
27 Extraction Efficiencies in LEDs For high index materials an approximated much simpler expression can be derived: P P esc total φ C = ( 1 cosφc ) = 1 ( = 1 1+ arcsin n n 4 n 2 ext bzw. 2 2 nint The fight against low extraction efficiencies is an ongoing one and benefits from input from nanotechnology.
28 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces
29 Evolution of LED-Design: The early days Abb. IV.20: LED mit absorbierendem Substrat Abb. IV.19: LED mit reflektierendem Substrat
30 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces
31 The role of an epoxy dome
32 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces
33 The progress in LEDs is impressive
34 Geometries with high extraction efficiencies The spherical LED has the highest extraction efficiency but needs high cost shaping of each single LED die. The cone-shaped LEDs are difficult to fabricate but similar ideas are now realized.
35 Microstructured Surfaces Microstructuring surface area increases the external quantum efficiency, since most of the light escapes at the edges. H. W. Choi et al., Appl. Phys. Lett. 83/22, pp (2003)
36 Geometries with high extraction efficiencies: The TIP With the TIP-structure a > 100 lm/w world record LED has been demonstrated in Ray tracing computer models are employed to optimize the structure.
37 Geometries with high extraction efficiencies: The OSRAM approach Standard Abb. IV.22: Optisches Design von effizienten LEDs ATON-Technologie
38 Optimized InGaN-structures Related optimized structures have been realized for the blue LED based on InGaN. Epitaxial growth is done on transparent SiC substrate.
39 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces Resonant cavities Photonic crystals
40 Current spreading Current spreading is used to shift the emission region away from the opaque metallic electrode
41 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces
42 Photon Recycling Absorption and re-emission of photons results in several chances for emission in the escape cone and thus increased h ext. Other losses in the structure have to be minimal, since many reincarnations are necessary before the escape cone is found. I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 62/02, pp (1993)
43 Strategies for extraction efficiency enhancement Backside Mirrors Epoxy dome Improved surface geometry Current spreading layer Photon recycling Textured surfaces Microstructured surfaces
44 Textured Surfaces Textured surfaces randomize the propagation direction of photons and thus increase the escape probability. External quantum efficiency increased from 9 % to 30 %. Natural lithography: Polystyrene spheres, 0.2~µm diam, coat the surface of the LED in a randomly close-packed array. The spheres then act as an etch mask for Cl, assisted Xe + ion beam etching, about 0.17µm deep. I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 62/02, pp (1993)
45 Case study: High efficiency blue InGaN-LEDs from OSRAM-OS
46
47
48
49
50 Optimized p-type backside mirror
51
52
53
54
IV.4 Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement
IV.4 Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement Elektrolumineszenz entsteht durch den Übergang von einem Elektron aus einem besetzten Zustand im Leitungsband in einen unbesetzten Zustand im
MehrIV.: Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement
IV.: Die anorganische Leuchtdiode als Halbleiterbauelement Elektrolumineszenz entsteht durch den Übergang von einem Elektron aus einem besetzten Zustand im Leitungsband in einen unbesetzten Zustand im
MehrÜbersicht über die Vorlesung
Übersicht über die Vorlesung OE 5.1 I. Einleitung II. Physikalische Grundlagen der Optoelektronik III. Herstellungstechnologien IV. Halbleiterleuchtdioden IV.1 Dotierung IV.2 Der pn-übergang IV.3 Emissionseigenschaften
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie Vorläufige Terminplanung Vorlesung Solarenergie WS 2005/2006 Stand:
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie Vorläufige Terminplanung Vorlesung Solarenergie WS 2005/2006 Stand: 10.11.2005 Termin Thema Dozent Di. 25.10. Wirtschaftliche Lemmer/Heering Aspekte/Energiequelle
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie 2.1 Vorläufige Terminplanung Vorlesung Solarenergie WS 2007/2008 Stand: 21.10.2007 Vorlesung Termin Thema Dozent Nr. 1 Di. 23.10.07 Wirtschaftliche Aspekte/Energiequelle
MehrBandabstand als f(temperatur) Wiederholung
Bandabstand als f(temperatur) Wiederholung Bandabstand verringert sich mit steigender Temperatur Quelle: F.X. Kärtner Temperaturabhängigkeit der Beweglichkeit Wiederholung Beweglichkeit wird bestimmt durch
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie Termin Thema ozent i. 2.4. Wirtschaftliche Lemmer/Heering spekte/energiequelle Sonne o. 22.4. Halbleiterphysikalische Grundlagen Lemmer photovoltaischer Materialien
MehrDas elektrochemische Potential
11.1 Das elektrochemische Potential Die Trennung von Drift und Diffusionsströmen ist nur ein Hilfsmittel zur quantitativen Modellierung (ähnlich wie bei der Überlagerung von verschiedenen Kräften)! Woher
Mehr3 Halbleiter : pn-übergang, Solarzelle, Leuchtdiode. 3.1 Allgemeines F 3.1
1 3 Halbleiter : pn-übergang, Solarzelle, Leuchtdiode 3.1 Allgemeines F 3.1 N isolierte Atome werden zum Festkörper (FK) zusammengeführt Wechselwirkung der beteiligten Elektronen Aufspaltung der Energieniveaus
MehrDer pn-übergang. Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.)
Der Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.) Übersicht Generation und Rekombination Direkte Rekombination Kontinuitätsgleichung Haynes Shockley Experiment Elektrisches Feld im Halbleiter Aufbau Ladungsträgertransport
MehrAbb. 1 Solarzellen PHOTOVOLTAIK. Stefan Hartmann
Abb. 1 Solarzellen PHOTOVOLTAIK Stefan Hartmann 1 Gliederung Einführung Grundlegendes zu Halbleitern Generation und Rekombination pn-übergang Zusammenfassung: Was läuft ab? Technisches 2 Einführung Abb.
MehrDie Potentialbarriere. Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.)
Die Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.) Übersicht Wiederholung Haynes Shockley Experiment Manipulation der elektrischen Eigenschaften Extrinsischer oder Dotierungshalbleiter Elektrisches Feld im
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie Vorläufige Terminplanung Vorlesung Solarenergie WS 5/6 Stand: 1.11.5 Termin Thema ozent i. 5.1. Wirtschaftliche Lemmer/Heering spekte/energiequelle Sonne Fr. 4.11.
MehrLage des Ferminiveaus beim intrinsischen HL
9.1 Lage des Ferminiveaus beim intrinsischen HL n W L W F = NL exp exp kt B kt B W V W F = p = NV exp exp kt B kt B Auflösen nach der exp-funktion: Mit Auflösen nach W F : 3 * N 2 V m h = * NL me 2W F
MehrÜbersicht über die Vorlesung
Übersicht über die Vorlesung 2.1 I. Einleitung II. Physikalische Grundlagen der Optoelektronik II.1 Erinnerung an die Quantenmechanik II.2 Erinnerung an die Halbleiterphysik II.3 Optische Übergänge II.4
MehrInhaltsverzeichnis Ladungsträger im Halbleiter Halbleiterdiode ohne äußere Beschaltung Halbleiterdiode mit äußerer Beschaltung MIS-Kondenstor
Inhaltsverzeichnis 1 Ladungsträger im Halbleiter 3 1.1 Debye-Länge.................................. 3 1. Diffusionskonstante............................... 3 1.3 Diffusionslänge.................................
MehrDie Potentialbarriere. Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.)
Die Bardeen - Shockley - Brattain (Bell Labs.) Wiederholung Bsp.: Si: E F =560meV-12meV Übersicht Generation und Rekombination Direkte Rekombination Kontinuitätsgleichung Haynes Shockley Experiment Der
MehrV. Optik in Halbleiterbauelementen
V.1: Einführung V. Optik in Halbleiterbauelementen 1. Kontakt 1. 3.. 1. Kontakt Abb. VI.1: Spontane Emission an einem pn-übergang Rekombination in der LED: - statistisch auftretender Prozess - Energie
MehrBerechnung der Dichte der Ladungsträger
Wiederholung Berechnung der Dichte der Ladungsträger Genauso kann für die Besetzung des Valenzbandes mit Löchern abgeleitet werden: WF W p = NV exp kt mit NV 2 V 3 2π mkt 2 h = 2 h N V ist die effektive
MehrHalbleiter. pn-übergang Solarzelle Leuchtdiode
Halbleiter pn-übergang Solarzelle Leuchtdiode Energie der Elektronenzustände von Natrium als Funktion des Abstandes a der Natriumatome a 0 ist der Abstand im festen Natrium 3.1a Spezifischer elektrischer
MehrLeistungsbauelemente
I (Kurs-Nr. 21645), apl. Prof. Dr. rer. nat. Fakultät für Mathematik und Informatik Fachgebiet Elektrotechnik und Informationstechnik ( ) D-58084 Hagen 1 Gliederung Einleitung Physikalische Grundlagen
MehrGrundlagen der Rechnertechnologie Sommersemester Vorlesung Dr.-Ing. Wolfgang Heenes
Grundlagen der Rechnertechnologie Sommersemester 2010 5. Vorlesung Dr.-Ing. Wolfgang Heenes 18. Mai 2010 TechnischeUniversitätDarmstadt Dr.-Ing. WolfgangHeenes 1 Inhalt 1. Aufbau der Materie 2. Energiebändermodell
MehrNorbert Koch. Polymer gegen Silizium: Wer wird in der Elektronik gewinnen?
Polymer gegen Silizium: Wer wird in der Elektronik gewinnen? Norbert Koch Humboldt Universität zu Berlin, Institut für Physik & IRIS Adlershof Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH
MehrHalbleiterheterostrukturen. Vortrag von Alexej Klushyn
Halbleiterheterostrukturen Vortrag von Alexej Klushyn Übersicht Einführung in die Halbleiterphysik Physikalische Grundlagen der Halbleiterheterostrukturen Anwendungsmöglichkeiten der Halbleiterheterostrukturen
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie 5.1 1. Einleitung 2. Die Sonne als Energiequelle 3. Halbleiterhysikalische Grundlagen 4. Kristalline n-solarzellen 5. Elektrische Eigenschaften 5.1 Kennlinie n-übergang
MehrFestkörperelektronik 2008 Übungsblatt 6
Lichttechnisches Institut Universität Karlsruhe (TH) Prof. Dr. rer. nat. Uli Lemmer Dipl.-Phys. Alexander Colsmann Engesserstraße 13 76131 Karlsruhe Festkörperelektronik 6. Übungsblatt 10. Juli 2008 Die
MehrHausaufgaben zum Praktikum Halbleiterbauelemente der Hochleistungselektronik
Hausaufgaben zum Praktikum Halbleiterbauelemente der Hochleistungselektronik Die folgenden Aufgaben dienen der Vorbereitung auf das Praktikum Halbleiterbauelemente der Hochleistungselektronik. Bitte bearbeiten
Mehr...vorab eine Einladung... Noch ein paar Bemerkungen zur Temperaturabhängigkeit des Halbleiters...
...vorab eine Einladung... Noch ein paar Bemerkungen zur Temperaturabhängigkeit des Halbleiters... 1 Temperaturerhöhung Je größer die Gitterkonstante, desto kleiner die Bandlücke. Temperaturerhöhung führt
Mehr4. Dioden Der pn-übergang
4.1. Der pn-übergang Die Diode ist ein Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen: Eine Diode besteht aus einem Halbleiterkristall, der auf der einen Seite p- und auf der anderen Seite n-dotiert ist. Die
MehrFestkörper. Festkörper
Festkörper Einteilung der Materie in drei Aggregatszustände: fest, flüssig, gasförmig Unterscheidung Festkörper behält seine Form Nachteil: Ungenaue Abgrenzung Beispiel: Ist Butter Festkörper oder Flüssigkeit
MehrÜbersicht Halbleiterphysikalische Grundlagen
Übersicht 3.1 1. Einleitung 2. Die Sonne als Energiequelle 3. Halbleiterphysikalische Grundlagen 3.1 Materialien für die Photovoltaik 3.2 Elektronen in Halbleitern 3.3 Absorption, Relaxation, Rekombination
MehrPhysik und Technologie der Halbleiterbauelemente
Name, Vorname: Punkte(20): Matr.Nr.: Note: Physik und Technologie der Halbleiterbauelemente 1. Technologie (6 Punkte) 1.1 Zeichnen Sie einen planaren n-kanal-mos-transistor im Querschnitt. a) Bezeichnen
MehrAtom-, Molekül- und Festkörperphysik
Atom-, Molekül- und Festkörperphysik für LAK, SS 2013 Peter Puschnig basierend auf Unterlagen von Prof. Ulrich Hohenester 10. Vorlesung, 27. 6. 2013 Halbleiter, Halbleiter-Bauelemente Diode, Solarzelle,
MehrDas große. Halbleiterlaser. Clicker-Quiz
Das große Halbleiterlaser Clicker-Quiz Aufbau eines Lasers Was wird bei der Separate Confinement Heterostructure separat eingeschlossen? a) Elektronen und Löcher b) Ladungsträger und Photonen c) Dotieratome
MehrDetektoren in der Kern- und Teilchenphysik Szintillationsdetektoren Ionisationsdetektoren Halbleiterdetektoren
Wechselwirkung geladener Teilchen in Materie Physik VI Sommersemester 2008 Detektoren in der Kern- und Teilchenphysik Szintillationsdetektoren Ionisationsdetektoren Halbleiterdetektoren Szintillationsdetektoren
MehrStromdichten in Halbleitermaterialien
Stromdichten in Halbleitermaterialien Berechnung der Leitfähigkeit: j = qnµ E ρ(w), ρ(w), Mögliche Sprachverwirrungen und Fallstricke: Energien: E bzw. W Bandindizies: C bzw. L Zustandsdichten: N(W), ρ(w),
MehrWelche Zustände sind denn eigentlich besetzt?
elche Zustände sind denn eigentlich besetzt? elche Zustände sind denn eigentlich besetzt? ( 0 ) 12 9 -im Prinzip sollte das Ganze ähnlich wie beim Atom erfolgen 6 - Besetzung von unten nach oben 3 -...wie
MehrBestimmung des planckschen Wirkungsquantums aus der Schwellenspannung von LEDs (A9)
25. Juni 2018 Bestimmung des planckschen Wirkungsquantums aus der Schwellenspannung von LEDs (A9) Ziel des Versuches In diesem Versuch werden Sie sich mit Light Emitting Diodes (LEDs) beschäftigen, diese
MehrHalbleiterdioden. Grundlagen und Anwendung. Von Reinhold Paul. ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
Halbleiterdioden Grundlagen und Anwendung Von Reinhold Paul ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN INHALTSVERZEICHNIS Schreibweise und Formelzeichen der wichtigsten Größen 15 1. Grundeigenschaften von Festkörperbauelementen
Mehr1 Metallisierung. 1.1 Der Metall-Halbleiter-Kontakt Kontaktierung von dotierten Halbleitern. 1.1 Der Metall-Halbleiter-Kontakt
1 isierung 1.1 Der -Halbleiter-Kontakt 1.1.1 Kontaktierung von dotierten Halbleitern Nach der Herstellung der Transistoren im Siliciumsubstrat müssen diese mittels elektrischer Kontakte miteinander verbunden
MehrAufgabensammlung Halbleiterbauelemente I
Aufgabensammlung Halbleiterbauelemente I 1. Berechnen Sie die Elektronen- und Löcherkonzentrationen und ihr Verhältnis bei einer Temperatur von T = 300K für: (a) eine p-leitende Si-Probe mit dem spezifischen
MehrFunktionswerkstoffe. supraleitend. Halbleiter. Elektronische Eigenschaften - Einleitung
Funktionswerkstoffe Elektronische Eigenschaften - Einleitung Bandstruktur Elektronenverteilung (Fermi-Dirac) Elektronenbeweglichkeit und Leitfähigkeit Metalle Elektronenanregung Leitfähigkeitsänderungen
MehrGrundlagen zum Versuch Aufbau einer Messkette für den Nachweis kleinster Ladungsmengen
Grundlagen zum Versuch Aufbau einer Messkette für den Nachweis kleinster Ladungsmengen III.1 Halbleiter: Einzelne Atome eines chemischen Elements besitzen nach dem Bohrschen Atommodell einen positiv geladenen
MehrAn welche Stichwörter von der letzten Vorlesung können Sie sich noch erinnern?
An welche Stichwörter von der letzten Vorlesung können Sie sich noch erinnern? Elektronen und Löcher 3 2 3 2L 2mkT Eg nn e p exp 2 2 kt n e 3 3/2 2L 2mkT Eg np exp 2 2 2kT Die FermiEnergie liegt in der
MehrLadungsträgertransport in Volumensmaterial
Ladungsträgertransport in Volumensmaterial Driftstromdichte Die resultierende Bewegung eines Elektrons oder Loches in einem Halbleiter unter Einfluss eines elektrischen Feldes wird als Drift bezeichnet
Mehr11. Elektronen im Festkörper
11. Elektronen im Festkörper 11.1 Elektrische Leitung in Festkörpern 11.2 Freies Elektronengas im Sommerfeld- Modell 11.3 Bändermodell des Festkörpers 11.4 Metalle, Isolatoren und Halbleiter WS 2013/14
MehrPN Übergang. Sebastian Schwerdhöfer. Hauptseminar zu Grundlagen der Experimentellen Physik im SS Einstieg. Ladungsträgerdichte.
PN Übergang Sebastian Schwerdhöfer der Shockley Hauptseminar zu Grundlagen der Experimentellen Physik im SS. 2012 Gliederung Ziel: Shockley der Diodenkennlinie ) ) U I U) = I S exp 1 n U T Weg: Dichte
Mehr11. Elektronen im Festkörper
11. Elektronen im Festkörper 11.1 Elektrische Leitung in Festkörpern 11.2 Freies Elektronengas im Sommerfeld- Modell 11.3 Bändermodell des Festkörpers 11.4 Metalle, Isolatoren und Halbleiter 1 11.4 Metalle,
MehrTRANSISTORKENNLINIEN 1 (TRA 1) DANIEL DOLINSKY UND JOHANNES VRANA
TRANSISTORKENNLINIEN 1 (TRA 1) DANIEL DOLINSKY UND JOHANNES VRANA Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung... 1 2. Messverfahren... 1 3. Bemerkung zur Fehlerrechnung... 1 4. Stromverstärkungsfaktor... 2 5. Eingangskennlinie...
MehrPhysik der Halbleiterbauelemente
Frank Thuselt Physik der Halbleiterbauelemente Einführendes Lehrbuch für Ingenieure und Physiker Mit 181 Abbildungen 4y Springer Inhaltsverzeichnis Kursiv gekennzeichnete Abschnitte können beim ersten
Mehr15. Vom Atom zum Festkörper
15. Vom Atom zum Festkörper 15.1 Das Bohr sche Atommodell 15.2 Quantenmechanische Atommodell 15.2.1 Die Hauptquantenzahl n 15.2.2 Die Nebenquantenzahl l 15.2.3 Die Magnetquantenzahl m l 15.2.4 Die Spinquantenzahl
MehrFormelsammlung Werkstoffkunde
Werkstoffkunde.nb Formelsammlung Werkstoffkunde Diese Formelsammlung wurde von Jan Peters (www.jan-peters.net) erstellt und hat vielen Studenten durch ihr Vordiplom geholfen. Den Autoren wuerde ein Link
MehrElektrizitätslehre 3.
Elektrizitätslehre 3. Elektrischer Strom Strom = geordnete Bewegung der Ladungsträgern Ladungsträgern: Elektronen Ionen Strom im Vakuum Strom im Gas Strom in Flüssigkeit (Lösung) Strom im Festkörper Leiter
MehrÜbersicht über die Vorlesung Solarenergie
Übersicht über die Vorlesung Solarenergie 6.1 1. Einleitung 2. Die Sonne als Energiequelle 3. Halbleiterphysikalische Grundlagen 4. Kristalline pn-solarzellen 5. Elektrische Eigenschaften 6. Optimierung
Mehr1.17eV exp eV exp Halbleiter
7.6 Halbleiter Nichtleiter Die Bandstruktur eines Halbleiters ist gleich der Bandstruktur eines Nichtleiters. Der Hauptunterschied besteht in der Breite der Energielücke: Für einen Halbleiter ist die Energielücke
MehrFestkörperelektronik 2008 Übungsblatt 5
Lichttechnisches Institut Universität Karlsruhe (TH) Prof. Dr. rer. nat. Uli Lemmer Dipl.-Phys. Alexander Colsmann Engesserstraße 13 76131 Karlsruhe Festkörperelektronik 5. Übungsblatt 26. Juni 2008 Die
MehrStrom und Spannungsmessung, Addition von Widerständen, Kirchhoffsche Regeln, Halbleiter, p-n-übergang, Dioden, fotovoltaischer Effekt
Versuch 27: Solarzellen Seite 1 Aufgaben: Vorkenntnisse: Lehrinhalt: Literatur: Messung von Kurzschlussstrom und Leerlaufspannung von Solarzellen, Messung der I-U-Kennlinien von Solarzellen, Bestimmung
MehrFEM Isoparametric Concept
FEM Isoparametric Concept home/lehre/vl-mhs--e/folien/vorlesung/4_fem_isopara/cover_sheet.tex page of 25. p./25 Table of contents. Interpolation Functions for the Finite Elements 2. Finite Element Types
MehrUnravelling the systematics in ion beam sputter deposition of SiO 2. M. Mateev, T. Lautenschläger, D. Spemann, C. Bundesmann
Unravelling the systematics in ion beam sputter deposition of SiO 2 M. Mateev, T. Lautenschläger, D. Spemann, C. Bundesmann Introduction 2 Outline Introduction Motivation Setup and growth parameters Characterization
MehrElemente optischer Netze
Vieweg+TeubnerPLUS Zusatzinformationen zu Medien des Vieweg+Teubner Verlags Elemente optischer Netze Grundlagen und Praxis der optischen Datenübertragung Erscheinungsjahr 2011 2. Auflage Kapitel 5 Bilder
MehrGas discharges. For low temperature plasmas:electric fields are important (stationary (DC) or alternating current (AC)) E - -
Gas discharges For low temperature plasmas:electric fields are important (stationary (DC) or alternating current (AC)) example. DC-glow discharge: h Kathode _ - - - - - - E Anode + a primary electron leaves
Mehr1. Diode und Transistor
1. Diode und Transistor Vergleichen Sie Diode und Transistor aus Bild 1. a) Wie groß sind jeweils die Elektronenströme? b) Wie groß sind jeweils die Löcherströme? E B C 18-3 N = A 17-3 10 cm 16-3 Basislänge
MehrPhysikalisches Grundpraktikum E7 Diodenkennlinie und PLANCK-Konstante
E7 Diodenkennlinie und PLANCK-Konstante Aufgabenstellung: Bestimmen e die Schleusenspannungen verschiedenfarbiger Leuchtdioden aus den Strom- Spannungs-Kennlinien. Bestimmen e anhand der Emissionswellenlängen
MehrSilizium- Planartechnologie
Hans Günther Wagemann, Tim Schönauer Silizium- Planartechnologie Grundprozesse, Physik und Bauelemente Teubner B. G.Teubner Stuttgart Leipzig Wiesbaden Vorwort V Übersicht über den Stoff des Buches V Inhaltsverzeichnis
MehrStrahlungsdetektoren. Strahlungsdetektoren. Szintillationsdetektor. Szintillationsdetektor. Tl-haltiges NaI. ionisierende Strahlung << >> Materie
Strahlungsdetektoren ionisierende Strahlung > Materie elektromagnetische Wechselwirkung Wechselwirkung nicht elektromagnetische Wechselwirkung Strahlungsdetektoren Nachweis über elektromagnetische
MehrLadungsträgerdichte im Halbleiter, thermisches Gleichgewicht
Kapitel 5 Ladungsträgerdichte im Halbleiter, thermisches Gleichgewicht 5. Der intrinsische Halbleiter Abbildung 5.: Schematisch: a) Die Zustandsdichte und b) die Fermiverteilung für einen intrinsischen
Mehr1 Leitfähigkeit in Festkörpern
1 Leitfähigkeit in Festkörpern Elektrische Leitfähigkeit ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit eines Stoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten. Bändermodell Die Leitfähigkeit verschiedener
Mehrn-typ negative Spannung positive Spannung p-typ Halbleiter in Sperrrichtung Festk0203_ /26/2003
Festk003_3 195 5/6/003 AlGaAs: grün GaN: blau, ultraviolett GaP(N): gelb Kombiniert man effiziente Leuchtdioden mit einem Resonator, kann man Halbleiterlaser herstellen. Die ffizienz kann durch die Verwendung
MehrPeP Physik erfahren im Forschungs-Praktikum. Das Spektrum Spektrometrie Kontinuumstrahler Das Bohrsche Atommodell Linienstrahler Halbleiterelemente
Die Entstehung des Lichts Das Spektrum Spektrometrie Kontinuumstrahler Das Bohrsche Atommodell Linienstrahler Halbleiterelemente Das elektromagnetische Spektrum Zur Veranschaulichung Untersuchung von Spektren
MehrDennis P. Büch. os/led_throwies.jpg
Dennis P. Büch http://blog.karotte.org/uploads/fot os/led_throwies.jpg Kurzer historischer Hintergrund Funktionsweise Aufbau Bauformen Dennis- P. Büch 1 Kurzer historischer Hintergrund Funktionsweise Aufbau
MehrRepetitorium zur Vorlesung Festkörperelektronik SS 2004
Repetitorium zur Vorlesung Festkörperelektronik SS 004 1. Grundlagen der Quantenmechanik 1.1. Einleitung 1.. Historisches Effekte, die mit klassischer Mechanik und Elektrodynamik nicht zu erklären sind:
MehrStrahlungsdetektoren. Strahlungsdetektoren. Szintillationsdetektor. Szintillationsdetektor. Tl-haltiges NaI. ionisierende Strahlung << >> Materie
Strahlungsdetektoren ionisierende Strahlung > Materie elektromagnetische Wechselwirkung Wechselwirkung nicht elektromagnetische Wechselwirkung Strahlungsdetektoren Nachweis über elektromagnetische
MehrV38: Elektrische und optische Eigenschaften mikrostrukturierter Halbleiter
V38: Elektrische und optische Eigenschaften mikrostrukturierter Halbleiter Stefan Malzer, Sascha Preu malzer@physik.uni-erlangen.de spreu@optik.uni-erlangen.de LTP MZG 105 Raum Nr.: 0.156 www.tp1.physik.uni-erlangen.de
Mehr16. Halbleiterbauelemente
16. Halbleiterbauelemente 1948 Erster Transistor Bell Labs 1 16.1 Entwicklung 2 Moore s Law 1965 Quelle: Intel 3 [ Tympel ] 4 [ Tympel ] 5 [ M.Schilling ] 6 Transistor Scaling 10 10000 Microns 1 0.1 0.7x
MehrStrahlungsdetektoren. Strahlungsdetektoren. Szintillationsdetektor. Strahlungsdetektoren. Tl-haltiges NaI. ionisierende Strahlung << >> Materie
Strahlungsdetektoren Strahlungsdetektoren ionisierende Strahlung > Materie elektromagnetische Wechselwirkung Wechselwirkung nicht elektromagnetische Wechselwirkung Die Basis aller Messungen (auch Beobachtungen)
MehrVorbereitung. e ikr u n,k (r) (1)
Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum Lumineszenz Vorbereitung Armin Burgmeier Robert Schittny 1 Theoretische Grundlagen 1.1 Bändermodell Zur Beschreibung der Leitungseigenschaften von Festkörpern
MehrIon beam sputtering of Ag: Properties of sputtered and scattered particles
Ion beam sputtering of Ag: Properties of sputtered and scattered particles René Feder, Horst Neumann, Carsten Bundesmann 1 Outline Motivation Experimental setup Process simulation Scattered primary ions
MehrGrundlagen der Technischen Informatik
Grundlagen der Technischen Informatik Dr. Wolfgang Koch Friedrich Schiller Universität Jena Fakultät für Mathematik und Informatik Rechnerarchitektur wolfgang.koch@uni-jena.de Inhalt Grundlagen der Techn.
MehrBeispielklausur 3 - Halbleiterbauelemente. Aufgabe 1: Halbleiterphysik I Punkte
Aufgabe 1: Halbleiterphysik I Punkte 1.1) Skizzieren Sie das Bändermodell eines mit Bor (dritte Hauptgruppe) dotierten Halbleiters. Zeichnen Sie das Störstellenniveau (ca. 100meV oberhalb der Valenzbandenergie),
MehrDekohärenz und die Entstehung klassischer Eigenschaften aus der Quantenmechanik
Dekohärenz und die Entstehung klassischer Eigenschaften aus der Quantenmechanik G. Mahler Spezialvorlesung SS 006 7. 4. 006 Einführung und Übersicht Warum und in welchem Sinn ist Kohärenz»untypisch«? 04.
MehrVorlesung 25: Roter Faden: Magnetische Effekte im H-Atom Periodensystem Röntgenstrahlung Laser
Vorlesung 25: Roter Faden: Magnetische Effekte im H-Atom Periodensystem Röntgenstrahlung Laser Juli 19, 2006 Ausgewählte Kapitel der Physik, Prof. W. de Boer 1 Magnetfelder im H-Atom Interne B-Felder:
MehrLichtemittierende Dioden (LED)
@ Einführung in die optische Nachrichtentechnik LED/1 Lichtemittierende Dioden (LED) Lumineszenzdioden und Halbleiterlaser werden in der optischen Nachrichtentechnik überwiegend als Doppel-Heterostrukturdioden
MehrElektronische Bauelemente
Elektronische Bauelemente Potenzial durch Elementarladungen 0 2-2 4-4 6-6 8-8 10-10 12-12 14-14 -4-4 } } U[eV] Potenzial in Volt 0 } -3-3 -2-2 -1-1 0 0 1 1 Abstand zum Rand in nm 2 2 33 frei Strom leitend
MehrPraktikum Lasertechnik, Protokoll Versuch Halbleiter
Praktikum Lasertechnik, Protokoll Versuch Halbleiter 16.06.2014 Ort: Laserlabor der Fachhochschule Aachen Campus Jülich Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Fragen zur Vorbereitung 2 3 Geräteliste 2 4 Messung
MehrKurzwiederholung p-n-übergang
Kurzwiederholung p-n-übergang Bandverlauf nach Zusammenfügen? 03.11.2016 Optoelektronische Halbleiterbauelemente, 1 Kurzwiederholung p-n-übergang: Bandverlauf keine äußere Spannung => thermodynamisches
Mehr16. Halbleiterbauelemente
16. Halbleiterbauelemente 1948 Erster Transistor Bell Labs WS 2013/14 1 16.1 Entwicklung WS 2013/14 2 Moore s Law 1965 Quelle: Intel WS 2013/14 3 [ Tympel ] WS 2013/14 4 [ Tympel ] WS 2013/14 5 [ M.Schilling
MehrDie Diode. Roland Küng, 2009
Die Diode Roland Küng, 2009 Halbleiter Siliziumgitter Halbleiter Eine aufgebrochene kovalente Bindung (Elektronenpaar) produziert ein Elektron und ein Loch Halbleiter Typ n z.b. Phosphor Siliziumgitter
MehrPhysikalisches Grundpraktikum V13 PLANCKsches Wirkungsquantum & LED
Aufgabenstellung: Bestimmen e die Schleusenspannungen verschiedenfarbiger Leuchtdioden aus den Strom- Spannungs-Kennlinien. Bestimmen e anhand der Emissionswellenlängen das PLANCKsche Wirkungsquantum h.
MehrBerechnung der Leitfähigkeit ( ) Anzahl der Ladungsträger im Leitungsband
8.1 Berechnung der eitfähigkeit Quantitativ wird die eitfähigkeit σ berechnet durch: adung des Elektrons Beweglichkeit der adungsträger im eitungsband ( ) σ = e µ n + µ p n Anzahl der adungsträger im eitungsband
MehrHalbleiter und Transistoren - Prinzip und Funktionsweise
Halbleiter und Transistoren - Prinzip und Funktionsweise Reine Halbleitermaterialien, wie Silizium (Si) oder Germanium (Ge) sind bei Zimmertemperatur fast Isolatoren: bzw. bei sinkender Temperatur HL Isolator
Mehr12. Vorlesung. Logix Schaltungsanalyse Elektrische Schaltelemente Logikschaltungen Diode Transistor Multiplexer Aufbau Schaltungsrealisierung
2. Vorlesung Logix Schaltungsanalyse Elektrische Schaltelemente Logikschaltungen Diode Transistor Multiplexer Aufbau Schaltungsrealisierung Campus-Version Logix. Vollversion Software und Lizenz Laboringenieur
MehrBerechnung der Leitfähigkeit Wiederholung
Berechnung der Leitfähigkeit Wiederholung Quantitativ wird die Leitfähigkeit σ berechnet durch: Ladung des Elektrons Beweglichkeit der Ladungsträger im Leitungsband Anzahl der Ladungsträger im Leitungsband
MehrQuanten-Physik auf einem Chip
Quanten-Physik auf einem Chip Technologie vom Feinsten!! Klaus Ensslin Classical technology First transistor modern integrated circuit Quantum Technology Scientific and technological development classical
MehrPhysik und Sensorik. Photodetektoren. Chemnitz 8. Oktober 2017 Prof. Dr. Uli Schwarz
Photodetektoren Optische Sensoren Z.B. Transmission durch Gewebe Lichtquelle Gewebe Photodetektor Verstärker Bildquelle: http://www2.hs-esslingen.de/~johiller/pulsoximetrie/pics/po06.jpg 2 Photodetektoren
Mehrdielectric conductor Teil 6 DIELEKTRIKA model assumptions polarization charges neutral charges move freely!! without current :!
5 Teil 6 DELEKTRKA conductor charges move freely without current : fieldfree inside dielectric charges are fixed near atomic positions but they may be polarized: displacement by a fraction of the atomic
Mehr