Elektrické vlastnosti

pevných látek

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Elektron v periodickém potenciálu

ikx

k kx e u x

k ku x a u x

Blochova funkce

http://phet.colorado.edu/en/simulation/bound-states

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Pásová struktura pevných látek

energetický pás – N různých hladin

hladina – maximálně 2(2l + 1) elektrony

každý energetický pás

2(2l + 1)N elektronů

pásy dovolených energií

pásy zakázaných energií – zakázané pásy

Halliday, Resnik, Walker:

Fyzika, Prometheus, 2003 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Pásová struktura pevných látek

energetický pás – N různých hladin

vedení elektrického proudu v pevné látce

hladina – maximálně 2(2l + 1) elektrony

pásy dovolených energií

pásy zakázaných energií – zakázané pásy

každý energetický pás

2(2l + 1)N elektronů

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Kovy

Fermiho energie

1

1FE E

kT

P E

e

Fermiho energie pro určitý materiál je rovna energii kvantového

stavu, který má pravděpodobnost 1/2, že bude obsazen elektronem.

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

hustota obsazených stavů Nobs

obsN E N E P E 3/2

1/2

3

8 2 emN E E

h

0

FE

obsn N E dE koncentrace elektronů

hustota stavů v závislosti

na energii

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Polovodiče

elektrony

díry

polovodiče

• vlasní

• příměsové

CE

n N E P E dE

1E

p N E P E dE

v

v

CE energie dna

vodivostního pásu

Evnejvyšší energie

valenčního pásu

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Polovodiče

elektrony

díry

polovodiče

• vlasní

• příměsové

CE

n N E P E dE

1E

p N E P E dE

v

v

CE energie dna

vodivostního pásu

Evnejvyšší energie

valenčního pásu

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

propustný směr

závěrný směr

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Tranzistor

• pnp

• npn

Halliday, Resnik, Walker:

Fyzika, Prometheus, 2003

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

LED dioda

p – n přechod, propustný směr, rekombinace v úzké ochuzené zóně

g

g

hc hcE

E

Halliday, Resnik, Walker:

Fyzika, Prometheus, 2003

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017

Laserová dioda

Krane, K., Modern physics, John Wiley & Sons, Inc., 1996

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 4. 1. 2017