VẬT LIỆU điện điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM KHOA ĐIỆN TỬ Bộ Môn KỸ Thuật Điện Tử VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ (VẬT LIỆU BÁN DẪN) Thực hiện: ThS Phạm Xuân Hổ KHÁÍ QUÁT VỀ BÁN DẪN Phân biệt chất bán dẫn, dẫn điện cách điện : Cấu trúc nguyên tử Tầng dẫn Wg germanium ; silicon Vùng cấm Chất cách điện Wg Chất bán dẫn Chất dẫn điện Tầng hóa trò Bán dẫn Đơn chất Nguyên tố nhóm IV Ge Si Hợp chất Ng/tố nhóm AIIIBV GaAs AIIBVI CdS KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Cấu trúc mạng tinh thể bán dẫn : NGUYÊN TỬ Liên kết hóa học Ô cấu trúc mạng tinh thể Ô sở Ge Si Si có a = 5,43 A0 Ô sở GaAs có a= 5,65A0 Mạng bán dẫn KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Nguyên lý dẫn điện vật liệu bán dẫn : E Electron tự Lỗ trống Điện dẫn suất : σ = ni e.(μ N + μ P ) KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Mật độ điện tích ni phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ → nh hưởng đến tính chất dẫn điện bán dẫn : 2.π k.T ⎞ # ⎛ ni= ⎜ ⎟ mN.mP e ⎝ h ⎠ Wg # − 2.k.T ( ) − = AT e Wg 2.k T k : Hằng số Boltzmann = 1,38.10- 23 (J/0K) ; e = 1,602.10-19C h ; Hằng số Planck = 6,625.10- 34 (Js) ; m = 9,108.10- 31 Kg mN# : Si = 0,98m ; Ge = 1,64m ; GaAs = 0,067m mP# : Si = 0.49m ; Ge = 0,28m ; GaAs = 0,45m α T Wg (T ) = Wg (0 ) − T +β Wg(0) (eV) α (eV/0K) β (0K) Si 1,17 4,37.10 - 636 Ge 0,74 4,77.10 - 235 GaAs 1,519 5,40.10 - 204 KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Nguyên lý dẫn điện vật liệu bán dẫn loại N : E P Electron tự Lỗ trống P P Điện dẫn suất : P σ = nd e.μ N KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Nguyên lý dẫn điện vật liệu bán dẫn loại P : E Electron tự B B Lỗ trống B B Điện dẫn suất : B σ = na e.μ P TIẾP XÚC P/N Hạt tải đa số Hạt tải đa số Hạt tải thiểu số E Bán dẫn loại P U TX kT Na Nd = U0 = ln e ni2 ε = εr ε0 Hạt tải thiểu số ε = 10 = 8,856.10 −12 F / m 4.π c UTX dP dN Bán dẫn loại N ⎡ 2.ε N a U ⎤ dN = ⎢ ⎥ ( ) + e N N N ⎣ d a d ⎦ d N Na = d P Nd ⎡ 2.ε N d U ⎤ = dP ⎢ ⎥ ( ) + e N N N ⎣ a a d ⎦ ⎡ 2.ε Na + Nd ⎤ d = dN + dP = ⎢ U0 ⎥ Na Nd ⎦ ⎣ e TIẾP XÚC P/N TÍNH CHẤT NHIỆT VÀ ĐIỆN CỦA CNT Điện trở suất CNTs So sánh dẫn nhiệt CNTs Độ bền CNTs theo mật độ dòng Độ bền nhiệt chân khơng lên tới 2800oC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO SƠN NANO VÀ SƠN NG BÓN G ĐÈN NA NOTHƯỜ TÍ HON ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO PIN TẾ BÀO NANO CHỈ CÓ 9mm3 VỆ TINH PICO HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẾ TẠO CNTS Sơ đồ hệ thiết bị tạo CNTs phương pháp CVD CÁP SI QUANG Sợi quang dẫn hệ thống dẫn sáng hình trụ, ánh sáng truyền dẫn nhờ có phản xạ tồn phần LỚP PHẢN QUANG (CLADDING) a VỎ BỌC LÕI TRUYỀN SÓNG (CORE) CÁP SI QUANG Cáp quang gồm phần sau: Core: Trung tâm phản chiếu sợi quang nơi ánh sáng Cladding: Vật chất quang bên ngồi bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngồi bảo vệ sợi khơng bị hỏng ẩm ướt Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang đặt bó gọi cáp quang.Những bó bảo vệ lớp phủ bên ngồi cáp gọi jacket CÁP SI QUANG Mơ hình đề xuất chíp silicon sử dùng hồn tồn đường dẫn quang học Mơ q động của đường dẫn Cấutrình trúc hoạt bên sóng điều quang (IBM) điều chếchế quang họchọc (IBM) CÁP SI QUANG So sánh Cáp kim loại Cáp quang Tốc độ truyền dẫn Dòng electron chuyển động chậm Sóng ánh sáng truyền dẫn nhanh Chất lượng truyền dẫn Dễ bị nhiễu sóng điện từ tác động , hao hụt điện dây dẫn nhiều Khơng bị nhiễu sóng điện từ hao hụt sóng ánh sáng khơng đáng kể Dung lượng truyền dẫn tiết diện Hạn chế Suy giảm tín hiêu cao Có thể gấp 2.000 lần cáp đồng Độ suy giảm tín hiệu thấp Độ bền vững mơi trường tự nhiên Dễ bị oxy hóa mơi trường tự nhiên Khơng bị oxy hóa mơi trường tự nhiên An tồn cho người Giá cả, Đầu tư Dễ an tồn cáp Khơng ảnh hưởng đến sức truyền dẫn điện khỏe người mơi trường bọc cách điện khơng tốt Khơng cháy, khơng có điện Giá cao tốc độ tăng giá nhanh Giá rẻ ngày rẻ Thiết bị đì kèm đắt tiền CÁP SI QUANG Măng xơng quang: Dây nhảy quang: OTDR: thiết bị kiểm tra Bộ dụng cụ máy hàn cáp quang CÁP SI QUANG * Cáp bóc tách lớp vỏ sắt vỏ nhựa Phần bên làm hóa chất Sau đó, cáp cáp cũ nối với thiết bị đo phòng thí nghiệm tàu để kiểm tra tương thích với cáp quang bị đứt hàn 02 đầu cuộn cáp người ta làm sau : 1/ Lột bỏ lớp bảo vệ ra, tách sợi quang riêng rẽ 2/ làm đầu sợi đút cặp đầu vơ máy hàn 3/ Máy hàn lại kẹp mối hàn với sắt nhỏ ống nhựa nhỏ, thổi nóng để ống co lại kẹp kỹ mối hàn 4/đo kiểm 5/ lặp lại bước từ 2-4 cho tất sợi 6/ làm gọn lại bỏ hết vơ hộp (nếu treo) măng xơng (nếu chơn) xong lại thả xuống lại CÁP SI QUANG CÁP SI QUANG CÁP CHƠN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI OJPFJFEKE-LT9/125-*C (VINA- GSC) CÁP ĐI CỐNG KIM LOẠI OJPFJFLAPLT 9/125 *C (VINA- GSC) CÁP SI QUANG CÁP CHƠN TRỰC TIẾP KIM LOẠI OJFPIFLAPSP-LT9/125-*C (VINA-GSC) CÁP TREO KIM LOẠI OJPFJFLAPSSLT 9/125 *C (VINA-GSC) CÁP SI QUANG ™CÁP THẢ SƠNG (VINA-GSC) CÁP SI QUANG n2 TIA KHÚC XẠ it θM n0 n1 a ipx TIA PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Góc khúc xạ tới hạn : Góc phản xạ tới hạn : Góc nhận tới hạn : ⎛ n2 ⎞ iKX max = arcsin ⎜ ⎟ NA = Sin (θMAX) ⎝ n1 ⎠ 2 iPX max = arcsin ( n1) − ( n2) ĐK: n1 > N2 θmax = arcsin ( n0) ( n1) − ( n2) 2 [...]... 4500K (CT) InGaN/SiC Pale White 6500K (CT) InGaN/SiC Cool White 8000K (CT) InGaN/SiC Pure Green 555 GaP/GaP Super Blue 470 GaN/SiC Blue Violet 430 GaN/SiC Ultraviolet 395 InGaN/SiC VẬT LIỆU BÁN DẪN QUANG VẬT LIỆU Wg(eV) VẬT LIỆU Wg(eV) AlXIn1-XP 1,351+2,23x GaXIn1-XAs 0,36+1,064x AlXGa1-XAs 1,424+1,247x GaXIn1-XSb 0,172+0,139x+0, 145x2 AlXIn1-XAs 0,36+2,012x +0,698x2 GaPXAs1-X 1,424+1,15x +0,176x2 AlXGa1-XSb... Giống như Diode, LED (Light Emitting Diode – Diode phát quang) chỉ dẫn điện theo một chiều từ A → K (chiều thuận) và khi xuất hiện dòng điện thuận (IF) thì LED phát sáng Khi dòng điện thuận qua LED khoảng 20mA thì LED đạt độ sáng bình thường, lúc này điện áp thuận UF khoảng vài V tuỳ theo màu sắc ánh sáng Loại LED Bước sóng ánh sáng Điện áp UF khi dòng qua LED khoảng 20mA Đỏ 650nm 1,6 → 1,8V Cam 635nm... sự tái hợp e- và lỗ trống DIODE BÁN DẪN nh hưởng của điện dung diode : XC = 1 π 2 f t C0 = CJ +CD Tần số cao → XC nhỏ gây ngắn mạch Tần số thấp → XC lớn gần như hở mạch CJ : Điện dung tiếp xúc : CJ = ε.A/d nh hưởng lớn khi diode chưa dẫn CD = dQ/dV Điện dung khuếch tán do điện tích phun vào vùng bán dẫõn khi diode dẫn Mạch thay thế Diode tính đến điện dung: rB RD C0 Mạch thay thế Diode tần số cao :... chòu dòng tải cao thường dùng nắn dòng AC → DC Diode tách sóng : sử dụng tiếp xúc điểm để điện dung bé → làm việc ở tần số cao Diode Zener : thường bằng vật liệu Si chòu nhiệt và tỏa nhiệt tốt họat động chủ yếu vùng zener từ (1,8 ÷ 200)V Diode biến dung : có lớp tiếp xúc đặc biệt để diện dung khá tuyến tính với điện áp ngược → tạo sóng điều tần dể điều chỉnh tần số cộâng hưởng Diode phát quang : thường... ID E ID Bán dẫn loại N Bán dẫn loại P Dòng điện dẫn thuận qua tiếp xúc EN Hạt tải đa số I = I 0 e e U k T = I 0 e UD η VT η : hệ số điều chỉnh 1 < η ... dẫn điện vật liệu bán dẫn loại N : E P Electron tự Lỗ trống P P Điện dẫn suất : P σ = nd e.μ N KHÁI QUÁT VỀ BÁN DẪN Nguyên lý dẫn điện vật liệu bán dẫn loại P : E Electron tự B B Lỗ trống B B Điện. .. GaP/GaP Super Blue 470 GaN/SiC Blue Violet 430 GaN/SiC Ultraviolet 395 InGaN/SiC VẬT LIỆU BÁN DẪN QUANG VẬT LIỆU Wg(eV) VẬT LIỆU Wg(eV) AlXIn1-XP 1,351+2,23x GaXIn1-XAs 0,36+1,064x AlXGa1-XAs 1,424+1,247x... VỀ BÁN DẪN Phân biệt chất bán dẫn, dẫn điện cách điện : Cấu trúc nguyên tử Tầng dẫn Wg germanium ; silicon Vùng cấm Chất cách điện Wg Chất bán dẫn Chất dẫn điện Tầng hóa trò Bán dẫn Đơn chất Nguyên