Micro e nano elettronica

MICRO E NANO ELETTRONICA

Meccanica statistica: studia materiali composti da un grande numero di atomi, a differenza della meccanica quantistica che studia il singolo atomo dal punto di vista macroscopico. Con la meccanica quantistica la separazione fra ogni atomo e sé stesso. Viene utilizzata la meccanica statistica per studiare il comportamento del materiale. Se le dimensioni dei componenti si riducono, si riduce il numero di particelle → meccanica quantistica come descrizione del comportamento della singola particella.

MICRO → 10^-6 → NANO → 10^-9

Ordine delle grandezze in gioco

• Meccanica quantistica
• Meccanica statistica
• Elettromagnetismo

Fisica dello stato solido

Elettronica

• Circuiti di Silicio
  • MICRO & NANO ELETTRONICA
  • System on Chip (SoC)
  • Blocchi Compositi (amplificatore e microprocessore)
• Circuiti a componenti discreti (PCB)
  • SISTEMI ELETTRONICI
  • Circuiti integrati (sistemi complessi)

Sistemi complessi su silicio

Elementi base: condensatori e amplificatori

MICRO e NANO ELETTRONICA

Meccanica statistica: studia materiali composti da un grande numero di atomi a differenza della meccanica quantistica che studia il singolo atomo dal punto di vista macroscopico. Con la meccanica quantistica la equazione per ogni atomo è se lo è atomo, devo utilizzare la meccanica statistica per studiare il comportamento del materiale. Se le dimensioni dei componenti si riducono, si riduce il numero di particelle ↠ meccanica quantistica come descrizione del comportamento delle singole particelle.

MICRO ^10-6 ↠ NANO ^10-9

ordine delle grandezze in gioco

Meccanica quantistica ↠ Meccanica statistica ↠ Elettromagnetismo

↡ Fisica dello stato solido ↡ Elettronica

• Circuiti di Silicio
• Circuiti a composti discreti (PCB)

MICRO e NANO ELETTRONICA

• System on Chip (SoC)
• Sub componenti (amplificatore e microprocessore)
• Sistemi ELETTRONICI
• Circuiti integrati (sistemi complessi)

Sistemi complessi su silicio

Elementi base: condensatori e amplificatori

Teoria a bande dei solidi

... Egli atomi si avvicinano formano dei legami sovrappongono valenza bande energetiche perciò la banda energetica interseca ... passa banda di valenza ... semiconduttori

• Conduttori confronto bande di conduzione
• Non conduttori _gap ^{Semiconduttori}
• Carica elettrone
• Simulazione temperatura conduzione

A temperatura orieta egli elettroni possono acquistare energia si trovano valda conduttore possono ma semiconduttore incremento temperatura elevata... alluminio: Gyermanio, Silicio, Stag, Diamolo Carbonio... le insufficienze nei vari gap energetici il silicio è semiconduttore di ..., il gruppo 13.... come l'induzione diventa livelli energetici determinato ... complessazione battadesca...

Nel silicior ascénica... delle ... è perfetto il comporto... prevedete a una tratt... e una ... di protezione... da forma ... a sinoaxaca

Il numero di elettroni verschiedi... del cristallo sottra ... in un isolante ... proprietà a misura alta del diamato nella tre sedivions dle poxson

Elettrore libero

• Silicio...
• Semibile che l'ettore di un corpo riva...
• Técnico ali ... radero il libero...

... doppia dopppio-codo

Oppure... simulatore attraverso bassole di satternota configuarazione:

Otetto

A temperatura elto l'acquisto punto... bandoe dei giorni... perché gli elettroni passano alla conduzione non più laberando il valdo cristallo o cemento

Semiconduttore III tipo P ...elettrone

Distributore al tipo Q

Lavoro e core...e battad... dilen ilretttroni a pariculary, property cubos, elettrico a movimin alarorote difference ... matindônia

BANDA DI CONDUZIONE

BANDA DI VALENZA

Probabilite eocruzione diverso energetico il augeratilico 5..700

Nel trattare del calore, diminuisce la probabilità di occupazione dei livelli energetici permessi.

Per semplificare trattiamo il caso di un semiconduttore a E influenzato da campi elettrici bassi, possiamo ad esempio la distribuzione degli stati permessi per tipo a determinare la concentrazione di elettroni e lacune.

_v(E)

_cv

Concentrazione di elettroni e lacune in funzione dell'energia

_v(E)

la funzione determina _v(E) e degli elettroni, probabilità di occupare degli stati energetici nel semicondo di lacune.

M_c = 2.8 • 10¹⁹ cm^-3

Si analogamente si incrementa la massa.

E_c - E_F = _ln[(H_J/ F_c)^1/2 e^-E_e/2kT]

Si introduce il numero di elettroni di conc. N_cM_v.

Per simplimosità assunta il numero di atomi smerta alla concentrazione degli atomi lacune.

M₀ (cm^-3) di tensione degli elettroni sono

^{n_v(p₀)n_v – n1/2}

In un semiconduttore di tipo p   N_A ≫ N_D → p ≈ N_A

N_A = M_D/2 con N_A atomi accettori

All’interno del semiconduttore il donatore di carica ρ vale

ρ = q (p - n + N_D⁺ - N_A^-) = 0

anche se si prende

n = n_i² /p → vedi libro

ρ = q (p - n)

Semiconduttore sia di tipo n: n ≈ N_D⁺ anche N_D ≫ N_A

Il donatore netto è quello rispetto alla base libera: specie di interazione di atomi di perdono un elettrone rispetto a quelli di cui acquistano

N_D⁺-N_A^- = q p_n E + qn μ_n E + qn J_B

N_D - N_D⁺ TIPO P q

N_A - N_A^- (N_D⁺ - N_A^-) μ_n (N_O-M_A)

μ_n n

μ_O-M_A > n

Reazioni di trasporto fuori equilibrio

Densità di corrente dovuta alla forza del campo

densa dovuta

ρ+μ_p E

derivata del cambiamento con l’accelerare mica in un conposso una corrente generata

La velocità x può aumentare (minima) sotto l’azione delle dislivello di cane allineano con il reticolo cristallino

σ = J = σE → σ · J_n(μ_n+μ_p) E  

Generazione e ricombinazione per effetto termico

E_V ↦ E_C E_V ↦ E_T ↦ E_C E_T=E_C-E_V/2 livello di trappola che non generaz_i1: cattura di elettronez_i2: emissione di elettronez_a1: cattura di lacunaz_a2: emissione di lacunam₀: generazione o cattura numero elettroni/volume; tempoV=U^{[cm^3/s]} TASSO DI RICOMBINAZIONEV=Ve_iN_tσ_nSpEquilibrio: pn=n_i²