Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2011 в 15:12, курсовая работа
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.
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
б) Построил график 2 «Зависимость Ef от T в собственном полупроводнике»
График 2. Зависимость Ef (T) в собственном полупроводнике
3.
Рассчитал температуры
ионизации донорной
примеси Тs
и ионизации основного
вещества Тi
в полупроводнике n тока
методом последовательных
приближений. В качестве
начальных температур
использовать значения
Ti = 400
К, Ts = 50
К
Расчётные формулы:
а) расчёт температуры Ti для донорного полупроводника
Пример:
Таблица 3. Расчёт температуры Ti для донорного полупроводника
| N | Ti, K | Nc·1025, м-3 | Nv·1025, м-3 |
| 1 | 400 | 2,2627 | 0,6348 |
| 2 | 727,36 | 5,5483 | 1,5567 |
| 3 | 612,57 | 4,5971 | 1,2031 |
| 4 | 641,66 | 4,5971 | 1,2898 |
| 5 | 633,53 | 4,5101 | 1,2653 |
| 6 | 635,74 | 4,5338 | 1,2721 |
| 7 | 635,14 | 4,5271 | 1,2701 |
| 8 | 635,31 | 4,5291 | 1,2707 |
| 9 | 635,26 | 4,5286 | 1,2706 |
| 10 | 635,27 | 4,5287 | 1,2706 |
| 11 | 635,27 | 4,5287 | 1,2706 |
| 12 | 635,27 | 4,5287 | 1,2706 |
| 13 | 635,27 | 4,5287 | 1,2706 |
б) расчет температуры Ts для донорного полупроводника
Пример:
Таблица 4. Расчет температуры Ts для донорного полупроводника
| N | Ts, K | Nс·1023, м-3 |
| 1 | 50 | 9,9998 |
| 2 | 77,48 | 19,2871 |
| 3 | 63,54 | 14,3257 |
| 4 | 69,17 | 16,2719 |
| 5 | 66,64 | 15,3874 |
| 6 | 67,73 | 15,7654 |
| 7 | 67,25 | 15,5994 |
| 8 | 67,46 | 15,6715 |
| 9 | 67,37 | 15,6400 |
| 10 | 67,41 | 15,6537 |
| 11 | 67,39 | 15,6478 |
| 12 | 67,4 | 15,6504 |
| 13 | 67,4 | 15,6492 |
4.
Рассчитать температуру
ионизации Тs
и Тi в
акцепторном полупроводнике
методом последовательных
приближений
Расчётные формулы:
а) Расчёт
температуры Ti для акцепторного
полупроводника
Пример:
Таблица 5. Расчет температуры Ti для акцепторного полупроводника
| N | Ti, K | Nc·1025, м-3 | Nv·1025, м-3 |
| 1 | 400 | 2,26269 | 0,63484 |
| 2 | 727,36 | 5,54833 | 1,55667 |
| 3 | 612,57 | 4,28813 | 1,20310 |
| 4 | 641,66 | 4,59717 | 1,28981 |
| 5 | 633,53 | 4,51012 | 1,26539 |
| 6 | 635,74 | 4,53376 | 1,27020 |
| 7 | 635,14 | 4,52728 | 1,27020 |
| 8 | 635,30 | 4,52905 | 1,27070 |
| 9 | 635,26 | 4,52856 | 1,27056 |
| 10 | 635,27 | 4,52869 | 1,27060 |
| 11 | 635,27 | 4,52867 | 1,27059 |
| 12 | 635,27 | 4,52867 | 1,27059 |
| 13 | 635,27 | 4,52867 | 1,27059 |
б) Расчёт
температуры Ts для акцепторного
полупроводника
Пример:
Таблица 6. Расчет температуры Ts для акцепторного полупроводника
| N | Ts, K | Nv·1023, м-3 |
| 1 | 50 | 2,80561 |
| 2 | 67,28 | 4,37939 |
| 3 | 53,48 | 3,10315 |
| 4 | 63,57 | 4,02173 |
| 5 | 63,57 | 3,29529 |
| 6 | 61,54 | 3,83107 |
| 7 | 56,99 | 3,41389 |
| 8 | 60,41 | 3,72579 |
| 9 | 59,77 | 3,48518 |
| 10 | 59,77 | 3,66646 |
| 11 | 58,24 | 3,52738 |
| 12 | 59,40 | 3,63263 |
| 13 | 58,51 | 3,55215 |
5.
Рассчитать температурную
зависимость положения
уровня Ферми Ef(T)
в донорном полупроводнике
а) для низкотемпературной области использую формулу:
Расчётная формула:
Пример:
Таблица 7. Зависимость Ef(T) в донорном полупроводнике (область низких температур)
| T, К | KT, эВ | Nс, м-3 | Ef, эВ |
| 5 | 4,31·10-4 | 3,1622·1022 | -1,0099·10-2 |
| 10 | 8,62·10-4 | 8,9441·1022 | -1,0251·10-2 |
| 20 | 1,723·10-3 | 2,5298·1023 | -1,1139·10-2 |
| 30 | 2,585·10-3 | 4,6475·1023 | -1,2882·10-2 |
| 40 | 3,447·10-3 | 7,1553·1023 | -1,4586·10-2 |
| 50 | 4,309·10-3 | 9,9998·1023 | -1,6454·10-2 |
| 60 | 5,171·10-3 | 1,3145·1024 | -1,8452·10-2 |
| 67,4 | 5,808·10-3 | 1,5649·1024 | -1,9999·10-2 |
График
3. Зависимость Ef(T) для полупроводника
n – типа в области низких температур
б) для
низкотемпературной области нашел положение
максимума зависимости Ef(T), т.е. вычислил
и
в) для
области средних температур использовал
формулу:
Расчётная формула:
Пример:
Таблица 8. Зависимость Ef(T) в донорном полупроводнике (область средних температур)
| T, К | KT, эВ | Nс, м-3 | Ef, эВ |
| 100 | 8,6174·10-3 | 2,82837·10-24 | -2,8802·10-2 |
| 150 | 12,9261·10-3 | 5,19606·10-24 | -5,1064·10-2 |
| 200 | 17,2348·10-3 | 7,99985·10-24 | -7,5523·10-2 |
| 250 | 21,5434·10-3 | 1,11801·10-25 | -10,1614·10-2 |
| 300 | 25,8521·10-3 | 1,46967·10-25 | -12,9007·10-2 |
| 350 | 30,1608·10-3 | 1,85199·10-25 | -15,7483·10-2 |
| 400 | 34,4695·10-3 | 2,2627·10-25 | -18,6884·10-2 |
| 450 | 38,7782·10-3 | 2,69995·10-25 | -21,7096·10-2 |
| 500 | 43,0869·10-3 | 3,16222·10-25 | -24,8027·10-2 |
| 550 | 47,3956·10-3 | 3,64822·10-25 | -27,9606·10-2 |
| 600 | 51,1704·10-3 | 4,15684·10-25 | -31,1773·10-2 |
| 635 | 54,7321·10-3 | 4,52728·10-25 | -33,4702·10-2 |
Информация о работе Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n перехода