«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 |3 | |
|проводимости и валентной зоны | | |
| | | |
|б) собственная концентрация |3 | |
|в) положение уровня Ферми |3 | |
|г) концентрации основных и неосновных носителей |4 | |
|заряда | | |
|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 ([pic]) – 0,1 мкА |
|4) барьерная ёмкость ([pic]) – 1 пФ |
|5) площадь поперечного сечения ( S ) – 1 мм2 |
|6) физические свойства полупроводника |
| |
|Ширина |Подвижность при |Эффективная масса |Время |Относительн|
|запрещенн|300К, м2/В(с | |жизни |ая |
|ой зоны, | | |носителей|диэлектриче|
|эВ | | |заряда, с|ская |
| | | | |проницаемос|
| | | | |ть |
| |электроно|Дырок |электрона|дырки | | |
| |в | |mn/me |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. [pic] – ширина запрещенной зоны |
|5. [pic], [pic] – подвижность электронов и дырок |
|6. [pic], [pic] – эффективная масса электрона и дырки |
|7. [pic] – время жизни носителей заряда |
|8. [pic] – относительная диэлектрическая проницаемость |
|3. Расчет физических параметров p- и n- областей |
|а) эффективные плотности состояний для зоны проводимости и валентной зоны |
|[pic] |
|[pic] |
|б) собственная концентрация |
|[pic] |
| |
|в) положение уровня Ферми |
|[pic] (рис. 1) |
| |
|[pic] (рис. 2) |
| | |
|(рис. 1) |(рис. 2) |
|г) концентрации основных и неосновных носителей заряда |
|[pic] |[pic] |
| | |
|[pic] |[pic] |
|д) удельные электропроводности p- и n- областей |
|[pic] |
| |
|[pic] |
|е) коэффициенты диффузий электронов и дырок |
|[pic] |
| |
|[pic] |
|ж) диффузионные длины электронов и дырок |
|[pic] |
|[pic] |
| |
|4. Расчет параметров p-n перехода |
|a) величина равновесного потенциального барьера |
|[pic] |
|б) контактная разность потенциалов |
|[pic] |
|в) ширина ОПЗ (переход несимметричный [pic]( [pic]) |
|[pic] |
|г) барьерная ёмкость при нулевом смещении |
|[pic] |
|д) тепловой обратный ток перехода |
|[pic] |
|[pic] |
|е) график ВФХ | |
| | |
|[pic] | |
| | |
| | |
| |– общий вид функции для построения ВФХ |
| |
|ж) график ВАХ |
| |
|[pic] |
| | |
| |– общий вид функции для построения ВАХ |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Ветвь обратного теплового тока (масштаб) |
|[pic] |
|Ветвь прямого тока (масштаб) |
|Вывод. При заданных параметрах полупроводника полученные значения |
|удовлетворяют физическим процессам: |
|- величина равновесного потенциального барьера ([pic]) равна [pic], что |
|соответствует условию [pic]>0,7эВ |
| |
|- барьерная емкость при нулевом смещении ([pic]) равна 1,0112пФ т.е. |
|соответствует заданному ( 1пФ ) |
| |
|- значение обратного теплового тока ([pic]) равно 1,92(10-16А 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. |
-----------------------
Eg
X
Ei
Ec
Ev
EF
Eg
EF
Ei
Ec
Ev
X
[pic]
[pic]
[pic]