Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

1 Figur 1-2 Gitterstruktur Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2) Forbudt område, energigap.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "1 Figur 1-2 Gitterstruktur Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2) Forbudt område, energigap."— Utskrift av presentasjonen:

1 1 Figur 1-2 Gitterstruktur Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2) Forbudt område, energigap

2 2 Energiskjema for ledere, halvledere og isolatorer Ser på de to øverste båndene: Ledningsbåndet og valensbåndet (Figur 1-3)

3 3 Kald krystall (silisium), isolator (ingen bevegelige elektroner):(silisium), Romtemperatur, dårlig leder = halvleder (silisium):

4 4 N-doping av Si-krystall (Figur 1-4 og 1-5): Tilsetting av fremmedatom med 5 elektroner i ytterste skall: Si n-doping

5 5 N-doping av Si-krystall (Figur 1-6 og 1-7): Tilsetting av fremmedatom med 3 elektroner i ytterste skall: p-doping Si

6 6 Hullstrøm: 1) 2) 3) Elektronhopp mot venstre betyr at hullet går mot høyre. Hullet har positiv ladning, fordi et elektron mangler. Tid

7 7 Halvleder : Energi Ledningsbånd: Nesten tomt Valensbånd Fullt n-dopet halvleder : Energi Inndopede elektroner *) *) De inndopede elektronene havner egentlig på et energinivå like under ledningsbåndet, kalt donornivå. p-dopet halvleder: Energi Valensbånd: Inndopede ledige plasser, hull *) Hullene havner egentlig på et nivå like over valensbåndet, kalt akseptornivå. *) Valensbånd Fullt Ledningsbånd Nesten tomt Doping og energi, en oversikt

8 8 1)”Skjøter” sammen to krystallbiter. Elektroner diffunderer (termiske hastigheter) 2)Elektroner okkuperer ledige plasser. Det dannes negative ioner og positive ioner. 3)p-side: Nøytralt område med p-doping. n-side: Nøytralt område med n-doping. Sperresjikt: Ladet område, negative ioner på p-siden og positive ioner på n-siden. 4)Sperresjiktet ligner en plate- kondensator med et elektrisk felt fra pluss til minus. Figur 1-10 En p-n overgang kan tenkes dannet på denne måten. Si-atomene er ikke tegnet! 1) 2) 3) 4)

9 9 E p-siden- sperresjikt p-siden- sperresjikt p-siden- sperresjikt E p-siden- sperresjikt Diode i lederetning: Svekking av feltet i sperresjiktet slik at ladninger kan passere Diode i sperreretning: Styrking av feltet i sperresjiktet slik at ladninger ikke kan passere (Fig. 1-13) (Fig. 1-12)

10 10 Lysfølsom motstand, LDR (Light Dependent Resistor) (Figur 1-14) Det som begrenser strømmen i kretsen er antall elektroner i ledningsbåndet i den lysfølsomme motstanden.

11 11 hf Resultat: Bestråling: Fotoner treffer elektroner i silisiumkrystallen. Elektroner slåes ut (fotoelektrisk effekt) dersom fotonet har nok energi. Det skapes elektron-hull par. (To par på tegningen). Flere elektroner betyr bedre ledningsevne/mindre motstand Lysfølsom motstand, LDR (Light Dependent Resistor) Fig. 1-15

12 12 Fotodioden, Figur 1-16

13 13 Foton mot krystall Elektron-hull par h f Dette skjer i Fig 1-17:

14 14 Figur 1-17 Fotodioden. Strålingsenergi elektrisk energi.

15 15 Billeddannende sensor, CCD Charge Coupled Device 5 bilder om punkt 1.3.4

16 16 Hva er et digitalt bilde? Et digitalt bilde er et bilde gjort om til en matrise av tall. Lysskala: Svart grått hvitt

17 17 Objekt Sensoren plasseres i bilde- planet linse Hvert element (pixel) i matrisen er en sensor som registrerer lysmengden (antall fotoner) som treffer. Hva betyr antall pixler for bildets kvalitet? I dette eksemplet er det brukt 81 sensorer Ulike antall fotontreff.

18 18 E: Det elektriske feltet i p-n overgangen Drar elektroner mot høyre p n Fotonet slår ut ett elektron som dras over til n-matererialet. Antall elektroner her er et mål for antall fotoner som treffer i løpet av eksponeringstiden. Halvlederkrystaller i matrise: E En følsom sensor: ca 70 % av fotonene skaper ladning, mot ca 2 % som lager spor i en ”gammeldags” fotografisk film. Forklaring til Fig 1-19

19 19 Hver pixel har en ladningsmengde som avhenger av belysningen. •Mange fotoner (lyst område) = stor ladning •Få fotoner (mørkt område) = liten ladning •Ladningene i hver pixel avleses elektronisk •Ladningsverdiene settes inn på en lys-mørke skala, for eksempel 0 -> 255 Animasjon (fargebilde)? Mer om farger: 1) Bayer-filter1, Bayer-filter2 2) Bayer-filter med teskje (You-tube)Bayer-filter1Bayer-filter2Bayer-filter med teskje

20 20 Hovedidé:1) Ett foton frigjør ett elektron (fotoelektrisk effekt) 2) Dette ene elektronet akselereres i et elektrisk felt og skaper et elektronskred 3) Den store elektronmengden kan så skape lys på samme måten som i en TV-skjerm Lysforsterker Problem:Hvordan skape et elektronskred? Svaret er fotomultiplikatorer: Fotomultiplikator, gammel typeFotomultiplikator, gammel type-1 Fotomultiplikator, ny type Fotomultiplikator, gammel typeFotomultiplikator, gammel type-2 Antall elektroner som funksjon av spenning

21 21 Den store oppfinnelsen er mikrokanalplaten: Tynne rør (diameter ca 6 mikrometer) Høy spenning

22 22 Prinsippskisse: Fotokatode i optikkens billedplan Fotoelektrisk effekt Mikrokanalplate Elektronene treffer en skjerm, eksiterer atomer som så sender ut fotoner (som i billedrør-TV) Fotoner mot sensor, CCD Animasjon Animasjon Viser hele systemet fram til CCD sensoren

23 23 Lysemiterende diode: Skal denne overta all belysning? Figur 2-7:

24 24 The wavelength (color) of light produced by a light emitting diode is determined exclusively by the nature of the doped semiconductor materials and is independent of dyes utilized to color the epoxy dome lens. Typical visible wavelengths emitted by semiconductor diodes are red (650 nanometers), orange (620 nanometers), yellow (585 nanometers), green (555 nanometers), and blue (480 nanometers). White light LEDs are manufactured by a variety of mechanisms, but often contain a phosphor material in the reflector cup that intercepts high-energy blue light from the diode and emits secondary radiation across the entire visible light spectrum. Kan vi få dioder med hvitt lys?

25 25 Figur 2-8 Halvleder-laseren. Billig og liten, i størrelse ned til et sandkorn. Tvillingen til LED, men speil sørger for stimulet emisjon


Laste ned ppt "1 Figur 1-2 Gitterstruktur Elektronenergier i gitteret (Figur 1-2) Forbudt område, energigap."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google