Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n-перехода

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Забайкальский  государственный университет»

(ФГБО  УВПО «ЗабГУ»)

Кафедра Физики и техники связи 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 
 
 

                 К защите______________________________________________

                                                                     ^{подпись                                                                                      дата}

                Защищено на оценку__________________________________

                                        

                Члены комиссии:_____________________________________

                                                       ^{подпись                                                                      дата}

                                              _____________________________________

                                                    ^{подпись                                             дата}

                                              _____________________________________

                                                    ^{подпись                                                                     дата} 
 

Чита 2012

Задание

На курсовой проект по дисциплине

«Физические основы электроники»

Студенту  группы ТКб-10

      Анганзорову Руслану Владимировичу

      Тема  курсового проекта: «Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n-перехода»

Исходные  данные:

 

Физические  и математические постоянные:

 
 

           Дата выдачи задания «____»________________________________2011

      Дата  представления работы руководителю «____»______________2011

      УТВЕРЖДАЮ

      Руководитель  курсовой работы

      ___________________________ 
 
 
 

      ГРАФИК

      Выполнения  курсового проекта по дисциплине

      «Физические основы электроники»

 
 

 

   МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

  ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

  (ФГБО  УВПО ЗабГУ)

  Кафедра Физики и техники связи (ФиТС) 
 
 

  ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

  к курсовому проекту по дисциплине

  «Физические основы электроники»

  На  тему:

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

  Проектировал:

  студент группы ТКб-10 Анганзоров Руслан Владимирович

  Руководитель  курсовой работы:

  Дружинин  Анатолий Прокопьевич. 
 
 
 
 
 

Содержание 

      Введение………………………………………………………………………7

      №1. Расчет температурной зависимости  концентрации равновесных  носителей заряда в собственном  полупроводнике…………..…………….…..…8

      №2. Расчет температурной зависимости  уровня Ферми в собственном полупроводнике…………………………………………………………………..…10

      №3. Расчет температуры ионизации донорной примеси Тs и ионизации основного вещества Тi в полупроводнике n тока методом последовательных приближений………………………………………………………………………..11

      №4. Расчет температуры ионизации Тs и Тi в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближений…………………....13

      №5. Расчет температурной зависимости  положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике………………………………………………………...15

      №6. Расчет критической концентрации вырождения донорной  примеси……………………………………………………………………………..19

      №7. Расчет равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в  p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К.....19

      №8. Нахождение высоты потенциального барьера  равновесного p-n-перехода и контактную разность потенциалов…………………………………..21

      №9. Нахлждение положения уровней Ферми в p-n-перехода и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно……………………………………………………………………..21

      №10. Нахождение толщины p-n-перехода в равновесном  состоянии (Т=300К)………………………………………………………………………….....22

      №11. Определение толщины пространственного заряда в p-n-областях..22

      №12. Построение графика 5 «Энергетическая  диаграмма p-n-перехода в равновесном  состоянии»…………………………………………………………..23

      №13. Нахождение максимальной напряженности  электрического поля   в равновесном p-n-переходе. Построение графика 6 «Зависимость напряженности электростатического  поля от расстояния в p-n-переходе»….............................. 23

      №14. Нахождение падение потенциала в p-n-областях пространственного заряда p-n-перехода………………………………………… ……………………24

      №15. Построение графика 6 «Зависимость потенциала в p-n-областях от расстояния»………………………………………………………………………...25

      №16. Вычисление барьерной емкости p-n-перехода в расчете на S=1 см²…………………………………………………………………………………...26

      №17. Вычисление коэффициента диффузии для  электронов и дырок ( в см²/с) и  диффузионную длину для электронов и дырок……………………….  27

      №18. Вычисление электропроводности и удельного  сопротивления собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа……………………28

      №19. Определение величины плотности  обратного тока p-n-перехода....29

      №20. Построение обратной ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К………....30

      №21. Построение прямой ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К…………...31

      №22. Вычисление отношения jпр/jобри…………………………………. 32

      Заключение……………………………………………………………….…34

                          Список литературы………………………………………………….......................................……....35 
 

     Введение:

     Роль  электроники  в современной науке  возрастает.

       Развитие электроники приводит  к появлению новых полупроводниковых  приборов, интегральных схем, без которых невозможно существование таких отраслей, как телевидение, робототехника, различные системы связи, медицинская техника.

     Теоретической  основой  электроники являются  современные представления физики твердого тела и физики полупроводников, объясняющие

     сложные процессы, происходящие в различных  полупроводниковых структурах

     и в контактах различных типов  полупроводников.

     Целью данной курсовой работы является определение свойств полупроводников  и характеристик  p-n перехода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

Исходные формулы:

 

а)  Получение  расчетной формулы:

;

 

Пример вычисления:

 = 1,9277*10^-3 м^-3

= -6,2514 
 

б) Результаты расчетов :

                                              Таблица 1

Концентрация  равновесных носителей заряда в  собственном полупроводнике