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/В⋅с

Эффективная масса

Время жизни носителей заряда, с

Относительная диэлектрическая проницаемость

электронов

Дырок

электрона mn/me

дырки 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. – 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)

(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 а )

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 1,92⋅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.