Определение параметров p-n перехода

студент Хxxxxxxx X. X. группа XX-X-XX

дата сдачи

оценка

1. Исходные данные

3

2. Анализ исходных данных

3

3. Расчет физических параметров p- и n- областей

3

^{а) эффективные плотности состояний для зоны проводимости и валентной зоны}

3

^{б) собственная концентрация}

³

^{в) положение уровня Ферми}

³

^{г) концентрации основных и неосновных носителей заряда}

⁴

^{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 () – 0,1 мкА

4) барьерная ёмкость () – 1 пФ

5) площадь поперечного сечения ( S ) – 1 мм²

6) физические свойства полупроводника

Ширина запрещенной зоны, эВ

Подвижность при 300К, м²/Вс

Эффективная масса

Время жизни носителей заряда, с

Относительная диэлектрическая проницаемость

электронов

Дырок

электрона m_n/m_e

дырки m_p/m_e

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. – ширина запрещенной зоны

5. , – подвижность электронов и дырок

6. , – эффективная масса электрона и дырки

7. – время жизни носителей заряда

8. – относительная диэлектрическая проницаемость

3. Расчет физических параметров p- и n- областей

а) эффективные плотности состояний для зоны проводимости и валентной зоны

б) собственная концентрация

в) положение уровня Ферми

(рис. 1)

(рис. 2)

X

E_v

E_c

E_i

E_F

E_g

X

E_v

E_c

E_i

E_F

E_g

(рис. 1)

(рис. 2)

г) концентрации основных и неосновных носителей заряда

д) удельные электропроводности p- и n- областей

е) коэффициенты диффузий электронов и дырок

ж) диффузионные длины электронов и дырок

4. Расчет параметров p-n перехода

a) величина равновесного потенциального барьера

б) контактная разность потенциалов

в) ширина ОПЗ (переход несимметричный  )

г) барьерная ёмкость при нулевом смещении

д) тепловой обратный ток перехода

е) график ВФХ

– общий вид функции для построения ВФХ

ж) график ВАХ

– общий вид функции для построения ВАХ

Ветвь обратного теплового тока (масштаб)

Ветвь прямого тока (масштаб)

Вывод. При заданных параметрах полупроводника полученные значения удовлетворяют физическим процессам:

- величина равновесного потенциального барьера () равна , что соответствует условию >0,7эВ

- барьерная емкость при нулевом смещении () равна 1,0112пФ т.е. соответствует заданному ( 1пФ )

- значение обратного теплового тока () равно 1,9210^-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.}