Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники icon

Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники



НазваниеФотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники
Дата конвертации02.08.2012
Размер108.83 Kb.
ТипРеферат
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники


Министерство Образования РФ Владимирский Государственный Университет Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств Исследовательская работа на тему: Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники по дисциплине Специальные главы физики Выполнил: ст. гр. РЭ-101 Солодов Д. В. Проверил: Устюжанинов В. Н. Владимир 2003 Содержание 1. Физическое описание фотоэлектромагнитного эффекта …...……..…3 2. Математическое моделирование фотоэлектромагнитного эффекта…6 3. Оценка перспектив использования фотоэлектромагнитного эффекта вустройствах функциональной электроники………..….……………………..111. Физическое описание фотоэлектромагнитного эффекта Фотоэлектромагнитный эффект, называемый такжефотомагнитоэлектрическим, фотогальваномагнитным эффектом иэффектом Кикоина — Носкова открыт в 1934 г. Кикоиным и Носковым иобъяснен тогда же Френкелем. Около 20 лет спустя выяснилось, что измерениеФМЭ и связанных с ним эффектов является очень удобным методом определениявремени жизни и других параметров неосновных носителей заряда вполупроводниках. Эти параметры полупроводниковых материалов играютпервостепенную роль в полупроводниковой электронике. В России и за рубежомначались широкие и интенсивные исследования фотомагнитногоэффекта и возможностей его использования. Была построена подробнаятеория эффекта, измерен эффект в германии, кремнии, антимониде индияи многих других материалах, разработана методика определениярекомбинационных постоянных, на основе фотомагнитного эффекта созданыприемники инфракрасного излучения и магнитометры. Если полупроводник освещается излучением с энергией фотона,превышающей ширину запрещенной зоны, то под действием излучения электроныпереходят из валентной зоны в зону проводимости, т. е. генерируютсяэлектроннодырочные пары. Генерация пар свободных носителей заряда путемвнешнего воздействия на полупроводник называется биполярным возбуждением.При меньшей энергии фотона может наблюдаться генерация носителей одногознака как основных, так и неосновных, с примесных центров (монополярноевозбуждение). Генерируемые светом избыточные носители вместе с равновеснымиучаствуют в электропроводности, могут диффундировать от одной точки образцак другой. Встречаясь друг с другом или с примесными центрами, избыточныеносители могут уничтожаться, рекомбинировать. Поведение избыточныхносителей описывается такими параметрами, как время жизни, диффузионнаядлина, скорость поверхностной рекомбинации и т. д. Эти параметрысущественным образом определяют работу таких широко распространенныхполупроводниковых приборов, как транзистор, диод, фотоэлемент и др.
Приэтом оказывается, что действие этих приборов обусловлено избыточныминеосновными носителями заряда, поэтому измерение параметров неосновныхносителей заряда является необходимым этапом в исследовании материалов,предназначенных для изготовления приборов, а также в контроле качества этихматериалов в процессе производства. Решить эту важную задачу помогаетфотоэлектромагнитный эффект. [pic]Рис. 1 Возникновение фотоэлектромагнитного эффекта в полупроводниковойпластине, где Н – напряженность магнитного поля, l – длина пластины, d – еетолщина, x1 и x2 - оси координат. Фотоэлектромагнитный эффект состоит в появлении фото э. д. с. илифототока в освещенной полупроводниковой пластинке, помещенной в магнитноеполе, параллельное ее поверхности. Фотоэлектромагнитная э. д. с.наблюдается в направлении, перпендикулярном лучу света и магнитному полю.Эффект объясняется следующим образом. Пусть свет падает на поверхность пластинки, перпендикулярную оси х2(рис.1). Вблизи освещенной поверхности образуется избыток электронов идырок относительно их равновесных концентраций при данной температуре.Носители заряда диффундируют в глубь образца со скоростями, величиныкоторых, определяются коэффициентами диффузии электронов и дырок. Есликоэффициенты диффузии электронов и дырок, пропорциональные подвижностям, неравны друг другу, то по мере приближения к темновой поверхности избыточнаяконцентрация более быстрых носителей заряда превышает избыточнуюконцентрацию более медленных, что вызывает появление электрического поля,направленного перпендикулярно плоскости пластинки. Это электрическое полезамедляет проникновение в глубь образца более быстрых носителей заряда иускоряет движение более медленных носителей заряда. В стационарном режимеравные потоки электронов и дырок, перпендикулярные к поверхности пластинки,не создают электрического тока. Магнитное поле, направленное перпендикулярно потокам носителей заряда,отклоняет диффундирующие электроны и дырки в противоположные стороны, врезультате чего их токи в направлении x1 складываются, образуя суммарныйток, плотность которого затухает по мере удаления от освещенной поверхностивследствие рекомбинации избыточных носителей заряда. Если концы образцазамкнуть накоротко, то во внешней цепи потечет ток короткого замыканияфотомагнитного эффекта. В условиях короткого замыкания ток в каждой точкеобразца направлен в одну и ту же сторону, причем основная часть тока течетвблизи освещенной поверхности в слое толщиной, равной диффузионной длине. Если контакты разомкнуты, то на концах образца накапливаютсяэлектрические заряды, что вызывает появление электрического поля,направленного вдоль образца. Это электрическое поле создает в образце ток,уравновешивающий ток короткого замыкания. фотомагнитного эффекта. Поэтомувозбужденный этим электрическим полем ток распределяется равномерно поглубине образца. Вблизи освещенной поверхности плотность тока, вызванногоэлектрическим полем, по абсолютной величине меньше плотности фотомагнитноготока, вблизи темновой поверхности — превышает ее. В результате в образцевозникает циркулирующий ток, показанный на рис. 1 пунктиром. Циркулирующийток был экспериментально обнаружен с помощью фотомагнитомеханическогоэффекта, состоящего в появлении момента сил, действующих на полупроводник вмагнитном поле. Разность потенциалов, наблюдаемая между концами образца приразомкнутой внешней цепи, называется напряжением разомкнутой цепифотомагнитного эффекта, или фотомагнитной э. д. с. 2. Математическое моделирование фотоэлектромагнитного эффекта В данной части работы, пользуясь основными формулами ФМЭ, я рассмотрюзависимость тока ФМЭ от напряженности магнитного поля, интенсивности света,параметров материала и геометрических параметров пластины. В слабых магнитных полях ([pic]) ток ФМЭ увеличивается пропорциональнонапряженности магнитного поля. Это объясняется тем, что при воздействиисильного магнитного поля траектории носителей между столкновениями сильноискривлены и скорость диффузии меньше, чем при отсутствии магнитного поля.Это явление отражено в формуле, определяющей зависимость эффективныхзначений диффузионной длины и коэффициента диффузии от магнитного поля: [pic] (1) , где [pic]- время жизни, n, p – полная концентрация носителей, [pic]и[pic]- величины, определяемые формулой: [pic] (2) [pic] (3) , где D – эффективный коэффициент биполярной диффузии. Зависимость D и L от напряженности магнитного поля проявляется по-разному при малой и большой скорости поверхностной рекомбинации. При слабойповерхностной рекомбинации (S<




Похожие:

Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconУзлы функциональной электроники

Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconАппараты, использующие экранный эффект
Подобный эффект даже порой приводил к авариям. Центр давления крыла (точка приложения подъемной силы) в этом случае перемещается...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconВведение 3 1 Обоснование технических решений 6
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconАннотация. В данной работе рассматривается применение модели студента на основании игрового описания навыков и карьер в учебном процессе и его реализация в виде веб-приложения. Введение
Московский Государственный Институт Электроники и Математики(технический университет), Россия
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconПрименение электроники и биомеханики при протезировании
Восстановление поврежденных или замена полностью утраченных в результате болезни или травмы отдельных органов человека одна из проблем...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconПрименение электроники и биомеханики при протезировании
Восстановление поврежденных или замена полностью утраченных в результате болезни или травмы отдельных органов человека одна из проблем...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconПрименение электроники и биомеханики при протезировании
Восстановление поврежденных или замена полностью утраченных в результате болезни или травмы отдельных органов человека одна из проблем...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconРазработка новых антикоррозионных покрытий для нефтегазопромыслового оборудования, работающего в экстремальных условиях
Окое практическое применение в областях электроники, антикоррозионной защиты, экранирования электромагнитного излучения. На его основе...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconМосковский Государственный Институт Электроники и Математики Отчёт по лабораторной работе №1
С помощью инструмента «Красные глаза» удаляем эффект красных глаз, затем используя инструмент «Рамка» производится кадрирование и...
Фотоэлектромагнитный эффект и его применение в устройствах функциональной электроники iconСпектры. Спектральный анализ и его применение. Подготовил: студент группы фтрф-22 Ахтариев Дмитрий. Проверил: преподаватель Кусенова Асия Сабиргалиевна Караганды – 2003г. План Введение Энергия в спектре Виды спектров Спектральный анализ и его применение Спектральные аппараты Спектр электромагнитных

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы