Определение параметров p-n перехода

«МАТИ»-РГТУ

им. К. Э. Циолковского

тема: «Определение параметров p-n перехода»

Кафедра: "Xxxxxxxxxx xxxxxxxxxx

        xxxxxxxxxxxxxxxx"

Курсовая работа

студент Хxxxxxxx X. X.       группа XX-X-XX

дата сдачи

оценка

                             

     

                                                                                                                                                                        

г. Москва 2001 год

Оглавление:

 

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×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)

Eg

 

X

 

Ei

 

Ec

 

Ev

 

EF

 

Eg

 

EF

 

Ei

 

Ec

 

Ev

 

X

 

(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 à )

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.