エレクトロニクスII第3回半導体について知ろう.pptVIP

エレクトロニクスII第３回：半導体について知ろうｐｎ接合の原理を知ろう 教員：佐藤勝昭 復習コーナー１半導体ダイオード 半導体のｐｎ接合はｐ側が正のとき、ある閾値を超えると電流がよく流れる（順方向） 逆方向に電圧を加えると電流が流れにくい 逆方向電圧がツェナー電圧を超えると急に電流が流れる 復習コーナー１整流－半波整流と全波整流－ 電灯線：交流、正負の極性が時間とともに正弦波的に周期的に変化E=E0sin?t 半波整流：一方の極性のみをとる 全波整流：絶対値をとる 復習コーナー１整流回路(教科書p16) 半波整流回路 　１個のダイオードだけだと、正弦波の正の部分のみが出力される 全波整流回路４個のダイオードをブリッジにすることで、正弦波の負の部分を折り返し絶対値をとることができる 前回の問題 pn接合ダイオードのI-V特性の測定 pn接合ダイオードのI-V特性を測定するには、どのような装置を用意し、どのような配線をすればよいかを考えて、具体的なやり方を書いて下さい。 解答　直流法①[順方向] 用意する装置：直流電源、電圧計、電流計 順方向特性：直流電源の正極から直流電流計を通してダイオードの＋に接続、ダイオードの－は直流電源の負極につなぐ。 順方向小電流のとき、電源は定電圧(CV)モードで動作させる。電圧計は電源に並列に接続する。電圧を上げていき、ダイオード両端の電圧とダイオードに流れる電流の関係をプロットする。 順方向大電流のとき、ダイオードの両端に電圧計(内部抵抗の高いもの)を接続する。直流電源をCCモードとし、つまみを回して、電流を上げていき、ダイオード両端の電圧とダイオードに流れる電流の関係をプロットする。 解答　直流法② [逆方向] 逆方向特性：直流電源の負極から直流電流計を通してダイオードの－に接続、ダイオードの＋は直流電源の正極につなぐ。 ツェナー電圧以下ではダイオード電流が小さいので、電源の両端に電圧計を接続する。直流電源のつまみを回して、電圧を上げていき、ダイオード両端の電圧とダイオードに流れる電流の関係をプロットする。電源は定電圧(CV)モードで動作させる。 ツェナー電圧以上では定電流(CC)モードで電源を動作させる。ダイオードを流れる電流が大きいので、ダイオードに並列に電圧計を入れる。電流を変化しながら電圧をプロットする。 解答(2) 交流法 ファンクションジェネレータからの交流電圧をダイオードと抵抗を直列につないだ回路に印加する。 印加電圧をオシロのX軸に、抵抗の両端の電圧（電流に相当）をオシロのY軸に印加。オシロをXYモードで動作させる。 復習コーナー２半導体とは 半導体というのは、導体(金属)と不導体(絶縁体)の中間の電気伝導率をもつ物質という意味。 金属は温度が上がると電気が流れにくくなる性質を持つが、半導体は逆に、温度が高いほど電気が流れやすくなる性質をもつ。 半導体の電気伝導性は金属と違って人為的に制御でき、抵抗値は金属に近いものから、絶縁体に近い値までをとる。 復習コーナー２半導体の抵抗率 (佐藤?越田：応用電子物性工学　図4.2) 復習コーナー２半導体の電気抵抗率の温度変化 佐藤?越田：応用電子物性工学　 半導体のいろいろ 半導体の主役はIV属元素のSi(珪素：シリコン）：PCのCPUやメモリ(DRAM)の材料は、すべてSi。 IV属をIII属元素とV属元素で置き換えたIII-V族化合物(GaAs, InAs, GaP, GaN??）も半導体の性質をもつ。II属とVI属に置き換えたII-VI族化合物(CdTe, ZnSe??）も半導体である。 II-VI族化合物のII属金属をI属とIII属に置き換えたI-III-VI2族化合物(CuInSe2)も半導体の性質をもつ。 半導体について知ろう　よく使われる半導体 シリコン(Si)　（化学名：珪素）電子デバイス材料、太陽電池材料 ガリウムヒ素(GaAs)　（化学名：砒化ガリウム）LED材料、光通信用レーザ材料、高周波デバイス材料 インジウムガリウム窒素(InGaN)　（窒化インジウムガリウム）青色LED材料、青紫色レーザ材料 カドミウムテルル(CdTe) （化学名：テルル化カドウム）太陽電池材料 シーディーエス(CdS) （化学名：硫化カドウム）光センサ材料 半導体について知ろう　こんなにある半導体 単元素半導体：Si, Ge 化合物半導体 III-V族：AlN, GaN, InN, AlP, GaP, InP, AlAs, GaAs, InAs, GaSb, InSb II-VI族：ZnO, CdO, ZnS, CdS, HgS, ZnSe, CdSe, HgSe, ZnTe, CdTe, HgTe