“МАТИ”-РГТУ им. К. Э. Циолковского тема: “Определение параметров p-n перехода” Кафедра: "Xxxxxxxxxx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxx" Курсовая работа студент Хxxxxxxx X. X. группа XX-X-XX дата сдачи оценка г. Москва 2001 год Оглавление: 1. Исходные данные 3 2. Анализ исходных данных 3 3. Расчет физических параметров p- и n- областей 3
а) эффективные плотности состояний для зоны проводимости и валентной зоны 3 б) собственная концентрация 3 в) положение уровня Ферми 3 г) концентрации основных и неосновных носителей заряда 4 д) удельные электропроводности p- и n- областей 4 е) коэффициенты диффузий электронов и дырок 4 ж) диффузионные длины электронов и дырок 4 4. Расчет параметров p-n перехода 4 a) величина равновесного потенциального барьера 4 б) контактная разность потенциалов 4 в) ширина ОПЗ 5 г) барьерная ёмкость при нулевом смещении 5 д) тепловой обратный ток перехода 5 е) график ВФХ 5 ж) график ВАХ 6, 7 5. Вывод 7 6. Литература 8 1. Исходные данные 1) материал полупроводника – GaAs 2) тип p-n переход – резкий и несимметричный 3) тепловой обратный ток () – 0, 1 мкА 4) барьерная ёмкость () – 1 пФ 5) площадь поперечного сечения ( S ) – 1 мм2 6) физические свойства полупроводника Ширина запрещенной зоны, эВ Подвижность при 300К, м2/ВЧс Эффективная масса Время жизни носителей заряда, с Относительная диэлектрическая проницаемость электронов Дырок электрона mn/me дырки mp/me 1, 42-8 0, 85-8 0, 04-8 0, 067-8 0, 082-8 10-8 13, 1-8 2. Анализ исходных данных 1. Материал легирующих примесей: а) S (сера) элемент VIA группы (не Me) б) Pb (свинец) элемент IVA группы (Me)
2. Концентрации легирующих примесей: Nа=1017м -3, Nд=1019м -3 3. Температура (T) постоянна и равна 300К (вся примесь уже ионизирована) 4. – ширина запрещенной зоны 5. , – подвижность электронов и дырок 6. , – эффективная масса электрона и дырки 7. – время жизни носителей заряда 8. – относительная диэлектрическая проницаемость 3. Расчет физических параметров p- и n- областей
а) эффективные плотности состояний для зоны проводимости и валентной зоны б) собственная концентрация в) положение уровня Ферми (рис. 1) (рис. 2) (рис. 1) (рис. 2) г) концентрации основных и неосновных носителей заряда д) удельные электропроводности p- и n- областей е) коэффициенты диффузий электронов и дырок ж) диффузионные длины электронов и дырок 4. Расчет параметров p-n перехода a) величина равновесного потенциального барьера б) контактная разность потенциалов в) ширина ОПЗ (переход несимметричный а ) г) барьерная ёмкость при нулевом смещении д) тепловой обратный ток перехода е) график ВФХ – общий вид функции для построения ВФХ ж) график ВАХ – общий вид функции для построения ВАХ Ветвь обратного теплового тока (масштаб) Ветвь прямого тока (масштаб)
Вывод. При заданных параметрах полупроводника полученные значения удовлетворяют физическим процессам:
- величина равновесного потенциального барьера () равна , что соответствует условию >0, 7эВ
- барьерная емкость при нулевом смещении () равна 1, 0112пФ т. е. соответствует заданному ( 1пФ )
- значение обратного теплового тока () равно 1, 92Ч10-16А т. е. много меньше заданного ( 0, 1мкА ) Литература:
1. Шадский В. А. Конспект лекций “Физические основы микроэлектроники” 2. Шадский В. А Методические указания к курсовой работе по курсу “ФОМ”. Москва, 1996 г. 3. Епифанов Г. И. Физические основы микроэлектроники. Москва, “Советское радио”, 1971 г.