Определение параметров p-n перехода

Определение параметров p-n перехода

«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]