Maxwell-Boltzmann Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

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 Präsentation transkript:

Maxwell-Boltzmann Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Mikrozustand Statistik E3 E2 E1 Anzahl der Teilchen E0 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Maxwell-Boltzmann Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Bose-Einstein Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Statistik E3 E2 E1 Anzahl der Teilchen E0 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Bose-Einstein Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs E3 E2

Fermi-Dirac Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Statistik E3 E2 E1 Anzahl der Teilchen E0 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Fermi-Dirac Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs E3 E2

Statistische Physik - Makrozustand Makrogröße - T Potentialenergie E Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Potentialenergie E Mittlere Energie Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Potentialenergie E Mittlere Energie Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Potentialenergie E Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Statistik mit vielen Realisierungsmöglichkeiten (Mikrozuständen) T1 T1 Potentialenergie E Statistik mit wenigen… Anzahl der Teilchen Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Wahrscheinlichste Statistik Potentialenergie E Boltzmannsche Konstante Temperatur Konstante Aufgabe 1, E, N Bei Zimmertemperatur Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs TM TM Potentialenergie E Wärmetransfer Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Klassisch – Maxwell-Boltzmann KM Potentialenergie E Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Quantenmechanisch – Bose-Einstein und Fermi-Dirac BA FD Potentialenergie E Ef, T Besetzungswahrscheinlichkeit Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Besetzungswahrscheinlichkeit Fermi-Energie FD FD Potentialenergie E Ef1, T Ef2, T Besetzungswahrscheinlichkeit Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Diffusion Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Teilchentransfer Ef1 Ef2 EfM EfM Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Halbleiter Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs E Elektron in Bewegung Bandlücke Ef2, T Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Teilchendichte Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs n = ni p = ni p = Na Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Teilchendichte Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs n = Nd p = Na p = ? Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs p = Na n = Nd Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme n = Nd Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme n = Nd Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

DEPFET V Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs N Silizium P Silizium Leitungsband Elektronen Löcher Valenzband Valenzelektronen + Donator-Ione Valenzelektronen + Anzeptor-Ione Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Kontaktpotential Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Gleichgewicht Drift Generation Diffusion Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Diffusion Leitungsband Rekombination Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Diffusion Leitungsband Rekombination Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung Diffusion Leitungsband Rekombination Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drift Generation Diffusion Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung Leitungsband Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung Drift Leitungsband Generation Valenzband Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Gate Source Drain N N verarmt Leitungsband Löcher Elektronen Valenzband n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor – Gate Spannung q N N N N - q Leitungsband Elektronen Valenzband n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs q N Leitungsband Elektronen Valenzband n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor - Inversion q0 N N N N - q0 ψ0 Leitungsband n Elektronen Valenzband ψ0 ~ 0.85 V ψ n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs q0 N ψ0 Leitungsband n Elektronen Valenzband ψ0 ~ 0.85 V ψ n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung - Kanal VG=VT+ΔV VG=VT+ΔV q0+Δq N N - Δq N N - q0 ψ0 Leitungsband Elektronen Valenzband n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung - Kanalladung VG=VT+ΔV VG=VT+ΔV q0+Δq N N - Δq N N - q0 ψ0 Ladung pro Fläche Leitungsband Oxydkapazität pro Fläche Valenzband Q‘ ( q/cm2) n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung – Drain/Source Bias VG=VT+ΔV Vs Vs VG=VT+ΔV q0+Δq N N - Δq N N - q0 Vs Ψ0+V Ladung pro Fläche Leitungsband Oxydkapazität pro Fläche Valenzband Q‘ ( q/cm2) n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung – Drain/Source Bias VG=VT+ΔV VT ΔV ΔV VG=VT+ΔV q0+0 N N N N - q0 ΔV Ψ0+V Ladung pro Fläche Leitungsband Oxydkapazität pro Fläche Valenzband Q‘ ( q/cm2) n p Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom VG Vds N N N N Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Breite/Lange des Gates Drain Spannung - Strom VG Vds N N N N Mobilität Breite/Lange des Gates Ladungsdichte E-Feld Querschnitt Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom VG Vds N N N N Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom VG Vds I N N N N Vds eVds Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung VG Vds Ilim VT Isat I N N N N Vdssat=Vgs-VT Vds Pinch off eVDB Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung VG Vds I N N N N Vds Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung VG Vds I N N N N Vds Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung VG Vds I N N N N Vds Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Stromsättigung Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs VG Vds I N N N N Vds Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs