Автор: 2******@rambler.ru, 27 Ноября 2011 в 10:35, курсовая работа
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.
Введение……………………………………………………………………….4
Исходные данные……………………………………………………………..5
Физические и математические постоянные………….……………………...5
Расчетная часть …………………………………………………………….…6
Расчет температурной зависимости концентрации равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике ……………………....6
Расчет температурной зависимости уровня Ферми в собственном полупроводнике ……………………………………………………………8
Расчет температуры ионизации донорной примеси Ts и ионизации основного вещества Ti в полупроводнике n тока методом последовательных приближений …………………………………………8
Расчет температуры ионизации Ts и Ti в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближен………........................................10
Расчет температурной зависимости положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике ……………………………………..………..12
Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси.13
Расчёт равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n – перехода ..................................................14
Нахождение высоты потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактной разности потенциалов ……………………………….……15
Нахождение положений уровня Ферми в p-n-переходе и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно …………………………………………….………….…...15
Нахождение толщины p-n- перехода в равновесном состоянии …….16
Определение толщины пространственного заряда в p и n областях ...16
Энергетическая диаграмма p-n- перехода в равновесном состоянии .17
Нахождение максимальной напряжённости электростатического поля в равновесном p-n- переходе. ………………………………………...……..17
Нахождение падения потенциала в p-n- областях пространственного заряда p-n-перехода ……...….………………………………………..…….18
Зависимость потенциала в p-n- областях от расстояния ……………....18
Вычисление барьерной ёмкости p-n- перехода ……………………...…19
Вычисление коэффициентов диффузии для электронов и дырок и диффузионной длины .……………….………………………………..…..20
Вычисление электропроводности и удельного сопротивления собственного полупроводника, полупроводников p и n типа ………....20
Определение величины плотности обратного тока p-n перехода …...20
Построение обратной ветви ВАХ p-n- перехода ………………….…...21
Построение прямой ветви ВАХ p-n- перехода ………………………...22
Вычисление отношения jпр/jобр …………………………………….…22
7.Заключение……………………………………………………………………..24
8.Список литературы ………………………………………...………….…........25
Расчёт
температуры Ts для
донорного полупроводника.
Пример:
Таблица 4
| N приближ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ts,K | 50 | 45,8034 | 47,0237 | 46,6509 | 46,7632 | 46,7292 |
| Nc*10E+23, | 7,9355 | 6,9577 | 7,2376 | 7,1517 | 7,1775 | 7,1697 |
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 46,7395 | 46,7364 | 46,7373 | 46,7370 | 46,7371 | 46,7371 | 46,7371 |
| 7,1720 | 7,1713 | 7,1715 | 7,1715 | 7,1715 | 7,1715 | 7,1715 |
4.
Расчет температуры
ионизации Тs и Тi в акцепторном
полупроводнике методом
последовательных приближений.
Расчетные формулы:
Расчёт
температуры Ti для
акцепторного полупроводника.
Пример:
Таблица 5
| N приближ. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ti, K | 400 | 574,0507 | 518,4599 | 533,0132 | 528,9774 | 530,0793 |
| Nc*10E+25, | 1,7956 | 3,0870 | 2,6497 | 2,7620 | 2,7307 | 2,7392 |
| Nv*10E+25, | 1,3660 | 2,3484 | 2,0157 | 2,1011 | 2,0773 | 2,0838 |
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 529,7772 | 529,8599 | 529,8373 | 529,8435 | 529,8418 | 529,8423 | 529,8421 |
| 2,7369 | 2,7375 | 2,7374 | 2,7374 | 2,7374 | 2,7374 | 2,7374 |
| 2,0820 | 2,0825 | 2,0824 | 2,0824 | 2,0824 | 2,0824 | 2,0824 |
Расчёт
температуры Ts для
акцепторного полупроводника.
Пример:
Таблица 6
| N приближ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ts,K | 50 | 103,9296 | 52,4115 | 97,74451 | 54,6846 | 92,7683 |
| Nv*1023, |
1,5272 | 4,5766 | 1,6390 | 4,1742 | 1,74678 | 3,8595 |
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 56,7819 | 43,2712 | 51,0265 | 46,0223 | 49,0331 | 47,1398 | 48,2987 |
| 7,3057 | 4,8601 | 6,2236 | 5,3309 | 5,8624 | 5,5262 | 5,7312 |
5. Расчет температурной зависимости положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике:
а)
для низкотемпературной
области используем
формулу:
Пример:
Таблица 7
| T,K | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 46,7371 |
| KT,эВ | 0,0004 | 0,0009 | 0,0017 | 0,0026 | 0,0034 | 0,0040 |
| Nc, | 2,5094E+22 | 7,0977E+22 | 2,0075E+23 | 3,6881E+23 | 5,6781E+23 | 7,1715E+23 |
| Ef,эВ | -0,0103 | -0,0111 | -0,0132 | -0,0156 | -0,0182 | -0,0200 |
б)
для низкотемпературной
области положение
максимума зависимости
Ef(T), т.е. вычисление
и
.
в) для области средних температур используем формулу:
Таблица 8
| T,K | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 395,3181 |
| KT,эВ | 0,0086 | 0,0129 | 0,0172 | 0,0215 | 0,0259 | 0,0302 | 0,0341 |
| Nc, | 2,2445E+24 | 4,1234E+24 | 6,3484E+24 | 8,8721E+24 | 1,1663E+25 | 1,4697E+25 | 1,7642E+25 |
| Ef,эВ | -0,0467 | -0,0778 | -0,1112 | -0,1462 | -0,1826 | -0,2200 | -0,2547 |
г)
в области высоких
температур используем
формулу:
Таблица 9
| T,K | 400 | 450 | 500 | 550 |
| KT,эВ | 0,0345 | 0,0388 | 0,0431 | 0,0474 |
| Ef,эВ | -0,2547 | -0,2553 | -0,2559 | -0,2565 |
д)
6. Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси.
7.Расчет равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К. Полагая, что примесь полностью ионизирована, считаем и равным концентрации соответствующей примеси.
8.Нахождение высоты потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактной разность потенциалов при Т=300 К.
9.
Нахождение положения
уровня Ферми в p-n-перехода
и n-областях относительно
потолка зоны проводимости
и дна валентной зоны
соответственно при
Т=300К
а)
б)
в)
определение высоты
потенциального барьера
p-n-перехода (проверка
правильности п.8)
10.
Нахождение толщины
p-n-перехода в равновесном
состоянии при Т=300К.
11.
Определение толщины
пространственного
заряда в p-n-областях.
12.
«Энергетическая диаграмма
p-n-перехода в равновесном
состоянии».
13. Нахождение максимальной напряженности электрического поля в равновесном p-n-переходе.
14.
Нахождение падения
потенциала в p-n-областях
пространственного
заряда p-n-перехода.
15.
Зависимость потенциала
в p-n-областях от расстояния.
Таблица 9
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Xp* | 0,0285 | 0,0569 | 0,0854 | 0,1138 | 0,1423 |
| φp | 0,0007 | 0,0029 | 0,0066 | 0,0117 | 0,0183 |
| Xn* | -0,2846 | -0,5691 | -0,8537 | -1,1383 | -1,4228 |
| φn | -0,0073 | -0,0293 | -0,0659 | -0,1172 | -0,1832 |
16.
Вычисление барьерной
емкости p-n-перехода
расчете на S=1 см² для
трех случаев:
а)
равновесное состояние
p-n-перехода
б)
при обратном смещении
V=1 В
в)
при прямом смещении
V=0.8 Vk
Вывод:
При обратном смещении барьерная ёмкость
уменьшается, так как возрастает d, при
прямом же смещении d уменьшается, следовательно,
увеличивается барьерная ёмкость.
17. Вычисление коэффициента диффузии для электронов и дырок ( в см²/с) и диффузионной длины для электронов и дырок (в см) при Т=300 К
18. Вычисление электропроводности и удельного сопротивления собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа при Т=300 К.
Информация о работе Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n-перехода