Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n-перехода

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ЧитГУ)

Институт  транспортных и технологических  систем

Кафедра Физики и техники связи 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая работа 

«Свойства полупроводников, расчет характеристик  p-n-перехода» 
 

Вариант № 3. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г.Чита 2010

      Содержание

1. Содержание……………………………………………………………..……..2
2. Введение……………………………………………………………………….4
3. Исходные данные……………………………………………………………..5
4. Физические и математические постоянные………….……………………...5
5. Расчетная часть …………………………………………………………….…6
1. Расчет температурной зависимости концентрации равновесных  носителей заряда в собственном полупроводнике ……………………....6
2. Расчет температурной зависимости уровня Ферми в собственном полупроводнике ……………………………………………………………8
3. Расчет температуры ионизации донорной примеси Ts и ионизации основного вещества Ti в полупроводнике n тока методом последовательных приближений …………………………………………8
4. Расчет температуры ионизации Ts и Ti в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближен………........................................10
5. Расчет температурной зависимости положения уровня Ферми  Ef(T) в донорном полупроводнике ……………………………………..………..12
6. Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси.13
7. Расчёт равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n – перехода ..................................................14
8. Нахождение высоты потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактной разности потенциалов ……………………………….……15
9. Нахождение положений уровня Ферми в p-n-переходе и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно …………………………………………….………….…...15
10. Нахождение толщины p-n- перехода в равновесном состоянии …….16
11. Определение толщины пространственного заряда в p и n областях ...16
12. Энергетическая диаграмма p-n- перехода в равновесном состоянии .17
13. Нахождение максимальной напряжённости электростатического поля в равновесном p-n- переходе. ………………………………………...……..17
14. Нахождение падения потенциала в p-n- областях пространственного заряда p-n-перехода ……...….………………………………………..…….18
15. Зависимость потенциала в p-n- областях от расстояния ……………....18
16. Вычисление барьерной ёмкости p-n- перехода ……………………...…19
17. Вычисление коэффициентов диффузии для электронов и дырок и диффузионной длины .……………….………………………………..…..20
18. Вычисление электропроводности и удельного сопротивления собственного полупроводника, полупроводников p и n типа ………....20
19. Определение величины плотности обратного тока p-n перехода …...20
20. Построение обратной ветви ВАХ p-n- перехода ………………….…...21
21. Построение прямой ветви ВАХ p-n- перехода ………………………...22
22. Вычисление отношения jпр/jобр …………………………………….…22

7.Заключение……………………………………………………………………..24

8.Список  литературы ………………………………………...………….…........25

 

  Введение

   Роль  электроники в современной науке  и электронной технике сложно переоценить. Научно-технический прогресс в настоящее время немыслим без прогресса в электронике. В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.

   Актуальность  данной заключается в том, что  с ее помощью мы сможем лучше узнать свойства полупроводников и изучить характеристиками электронно-дырочного перехода.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные: 

 
 

Физические  и математические постоянные: 

1. Постоянная  Планка          
2. Элементарный заряд        
3. Масса покоя электрона     
4. Постоянная Больцмана     
5. Число пи                              
6. Число е                                 
7. Электрическая постоянная

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Расчет температурной зависимости концентрации равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике 

Исходные  формулы: 

 

а) Получение расчётной  формулы 
 

 

Пример: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

б) Результаты представлены в таблице 1. 

                               Таблица 1

    Концентрация  равновесных носителей  заряда в собственном  полупроводнике 

 
 
 
 

г) Проверка правильности построения графика: используя значение tg α, найти ширину запрещенной зоны полупроводника ∆Е, сравнить с исходным значением ∆Е. Найти погрешность δ(∆Е).

  

2. Расчет температурной зависимости уровня Ферми в собственном полупроводнике

Расчётная формула: ;  

Пример:  

а)                                                                                                                       Таблица 2

  Зависимость Еf(T) в собственном полупроводнике

 
 

б)

 

3. Расчет температуры ионизации донорной примеси Тs и ионизации основного вещества Тi в полупроводнике n тока методом последовательных приближений. В качестве начальных температур используем значения

Ti =400 К ,Ts=50 К.

Расчётные формулы:

 
 
 
 

Расчёт  температуры Ti для донорного полупроводника.

Пример:

.

                                                                                                                                             

Таблица 3