Halvledarteknik

Mål

Kursen avser att göra studenten förtrogen med fundamentala principer för halvledarkomponenter, att förstå och koppla fundamentala materialegenskaper till elektriska och optiska karakteristika hos halvledarkomponenter. Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

• förklara begrepp som bandgap, energinivå, mobilitet, effektivmassa, laddningsgeneration och rekombination, dopning, drift, diffusion, jämvikt och stadigvarande tillstånd.
• tillämpa samband mellan bandgap, energinivå, mobilitet, effektiv massa, laddningsgeneration och rekombination, dopning, drift, diffusion, jämvikt och stadigvarande tillstånd, ledningsförmåga, strömtäthet, temperatur och belysning i halvledare.
• beräkna och bestämma materialparametrar (bandgap, dopning, laddningars livslängd, diffusionslängd) utifrån elektrisk karakteristika av halvledarkomponenter
• konstruera pn-övergång, Schottky diod, bipolär transistor, MOSFET och pn-solceller enligt givna karakteristika
• beräkna komponentparametrar så som inbyggd potential i pn-övergångar, förstärkning, bastransportfaktor och emitters verkningsgrad i BJT, flatband och tröskelspänning i MOSFET

Innehåll

Dopning och energinivå. Olika begrepp och fenomen så som effektivmassa, mobilitet, drift, diffusion, dopning, intrinsisk-, extrinsisk halvledare, elektron-hål-par, laddningsgeneration och rekombination, temperatur och belysningseffekt på generation och rekombination optiska egenskaper, jämvikt och stationärt tillstånd. minoritetsbärare, majoritetsbärare, pn-övergångs funktionssätt och I-V karakteristik, kontaktpotential, utarmningsområde, olika genombrottmekanismer för p-n övergångar, Schottky och ohmisk kontakt, barriär höjd, utträdesarbete för metaller och halvledare, bipolär transistors funktionssätt och I-V karakteristik, strömförstärkning och verkningsgrad MOSFETs funktionssätt, tröskel spänning, ström-spänning karakteristik. Laborationerna innefattar diod, transistor samt solcellsundersökningar.