Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n перехода

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2011 в 15:12, курсовая работа

Описание работы

Полупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены: эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник; фотопроводимость.

Содержание работы

1. Исходные данные……………………………………………………………………..…....3
2. Расчет температурной зависимости концентрации равновесных носителей заряда в собственном п/п …..………………………………………………………………………..…....4
3. Расчет температурной зависимости уровня Ферми в собственном п/п ….………...….7
4. Расчет температуры ионизации дононой примеси Тs и ионизации основного вещества Ti в п/п……………………………………………………………………….……….10
5. Расчет температуры ионизации Тs и Ti в акцепторном п/п…………………………...12
6. Расчет температурной зависимости положения уровня Ферми в дон. п/п…….…......17
7. Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси………….……...18
8. Расчет равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока….…….20
9. Нахождение высоты потенциального барьера равновесного р-n перехода…….….....21
10. Нахождение положение уровней Ферми в р-n переходе…………………………….....22
11. Нахождение толщины р-n перехода в равновесном состоянии………………………..23
12. Определение толщины пространственного заряда в р и n областях…………………..24
13. Построение графика 5 «Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии»……………………………………………………………………………………....25
14. Нахождение максимальной напряженности электрического поля в равновесном p-n-переходе………………………………………………………………….….26
15. Нахождение падение потенциала в p-n-областях пространственного заряда p-n- перехода………………………………………………………………………………………....27
16. Построение график 6 «Зависимость потенциала в p-n-областях от расстояния».........29
17. Вычисление барьерной емкости p-n-перехода………………………………………….30
18. Вычисление коэффициента диффузии для электронов и дырок……………………...31
19. Вычислить электропроводность и удельное сопротивление собственного п/п…......32
20. Определение величины плотности обратного тока p-n-перехода…………………….33
21. Построение обратной ветви ВАХ p-n-перехода……………………………………......34
22. Построить прямую ветвь ВАХ p-n-перехода...................................................................35
23. Вычислить отношение jпр/jобр……………………………………………………….....34
24. Список литературы……………………………………………………………………....36

Файлы: 2 файла

Курсовая по ФОЭ 3 семестр завершенная.doc

— 918.00 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

Курсовая по ФОЭ 3 семестр завершенная.docx

— 423.15 Кб (Скачать файл)
 

График 4. Зависимость Ef(T) для полупроводника n – типа в области средних температур 

г) области  высоких температур 

Расчётная формула:

        

Пример:

 

Таблица 9. Зависимость Ef(T) в донорном полупроводнике (область высоких температур)

T, К KT, эВ Ef, эВ
400 3,4469·10-2 -0,3220
450 3,8778·10-2 -0,3246
500 4,3087·10-2 -0,3274
550 4,7396·10-2 -0,3301
 

д) график 5 «Температурная зависимость EF для донорной примеси по полученным точкам »

 

 

      6. Рассчитал критическую концентрацию вырождения донорной  примеси

Расчётная формула:

 

Расчёт:

 

 

      7. Рассчитал равновесную концентрацию основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К. Полагая, что примесь полностью ионизирована, считать и равным концентрации соответствующей примеси 

Расчётные формулы:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчёт:

 
 

 

      8. Найти высоту потенциального  барьера равновесного  p-n-перехода и контактную разность потенциалов при Т = 300 К 

Расчётные формулы:

Расчёт:

 

 

      9. Найти положение  уровней Ферми  в p-n-перехода и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно. (Т=300К) 

а)

 

б)

      10. Найти толщину  p-n-перехода в равновесном состоянии (Т=300К) 

Расчётная формула:

 

Расчёт:

 
 

 

      11. Определить толщину  пространственного  заряда в p-n-областях 

Расчётные формулы:

 

Расчёт:

 

      12. Построить в масштабе  график 6 «Энергетическая  диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии»

График 6. Энергетическая диаграмма p-n – перехода в равновесном состоянии

 

      13. Найти максимальную  напряженность электрического  поля   в равновесном  p-n – переходе. Построить график 7 «Зависимость напряженности электростатического поля от расстояния в p-n-переходе» 

Расчётные формулы:

 

Пример:

График 7. Зависимость напряженности электростатического  поля от расстояния в p-n-переходе

 

      14. Найти падение  потенциала в p-n – областях пространственного заряда p-n – перехода

Расчётные формулы:

 

Пример:

 

 

      15. Построить график 8 «Зависимость потенциала  в p-n-областях от расстояния».

Задать 5 значений Хр через равные интервалы и вычислить 5 значений .

Задать 5 значений Хn через равные интервалы и вычислить 5 значений . 

Расчетные формулы:

 

Пример:

 

 

Таблица 10. Зависимость  в области p-n – перехода

  1 2 3 4 5
0,1077 0,2154 0,3231 0,4308 0,5385
7,49·10-3 29,99·10-3 67,47·10-3 119,95·10-3 187,42·10-3
-0,1077 -0,2154 -0,3231 -0,4308 -0,5385
-7,49·10-3 -29,99·10-3 -67,47·10-3 -119,95·10-3 -187,42·10-3
 
 

График 8. Зависимость потенциала в p-n-областях от расстояния

 

      16. Вычислить барьерную  емкость p-n – перехода расчете на S=1 см² для трех случаев: 

а) равновесное  состояние p-n-перехода

Расчётная формула:

Расчёт:

 

б) при обратном смещении V=1 В

Расчетная формула:

Расчёт:

 

в) при прямом смещении V=0.8 Vk

Расчётная формула:

Расчёт:

Вывод:

При прямом смещении барьерная ёмкость увеличивается, так как уменьшается d,  при обратном же смещении d возрастает, а ,следовательно, уменьшается барьерная ёмкость

      17. Вычислить коэффициент  диффузии для электронов  и дырок          ( в см²/с) и диффузионную длину для электронов и дырок   (в см) при Т=300 К 

Расчётные формулы:

 

Расчёт:

 

      18. Вычислить электропроводность  и удельное сопротивление  собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа при Т=300 К  

Расчетные формулы:

 

Расчет:

 

      19. Определил величину плотности обратного тока ВАХ

p-n – перехода при Т=300 К в А/см² 

Расчетные формулы:

 

Расчет:

 

     20. Построил обратную ветвь ВАХ p-n – перехода, Т=300 К 

Расчётная формула:

Пример:

Таблица 11. Обратная ветвь ВАХ p-n – перехода, Т=300 К

N qV, Дж qV, Дж V, В j, А/см2
1 0,1KT 4,14·10-22 -0,002585213 -6,1446·10-7
2 0,3KT 1,24·10-21 -0,007755638 -1,67352·10-6
3 0,5KT 2,07·10-21 -0,012926 -2,54·10-6
4 1KT 4,14·10-21 -0,025852 -4,08·10-6
5 1,5KT 6,21·10-21 -0,038778188 -5,01621·10-6
6 2KT 8,28·10-21 -0,051704251 -5,5831·10-6
7 3KT 1,24·10-20 -0,07756 -6,1·10-6
8 4KT 1,66·10-20 -0,10341 -6,3·10-6
9 5KT 2,07·10-21 -0,12926 -6,4·10-6
10 6KT 2,48·10-20 -0,15511 -6,5·10-6
11 20KT 8,28·10-20 -0,51704 -6,5·10-6
 

       График 9. Обратная ветвь ВАХ p-n – перехода

21. Построил прямую ветвь ВАХ p-n-перехода, Т=300 К

     

Расчётная формула:

 

Пример:

Агенство агентство

Таблица 12. Прямая ветвь ВАХ p-n – перехода, Т=300 К

N qV, Дж qV, Дж V, В j, А/см2
1 1KT 4,14·10-21 0,025852 1,109·10-5
2 2KT 8,28·10-21 0,051704 4,125·10-5
3 3KT 1,24·10-20 0,077556 4,125·10-5
4 4KT 1,66·10-20 0,103409 1,23·10-4
5 4,5KT 1,86·10-20 0,116335 3,46·10-4
6 5KT 2,07·10-20 0,129261 09,52·10-4
7 20KT 7,46·10-20 0,517043 3132,687
 

График 10. Прямая ветвь ВАХ p-n – перехода

22. Вычислить отношение  jпр/jобр при и при

    Расчётные формулы:

Расчёт:

Вывод:

Информация о работе Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n перехода