Свойства полупроводников, расчет характеристик p-n перехода

 

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

г) области  высоких температур 

Расчётная формула:

        

Пример:

 

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

 

д) график 5 «Температурная зависимость E_F 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 Х_р через равные интервалы и вычислить 5 значений .

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

Расчетные формулы:

 

Пример:

 

 

Таблица 10. Зависимость  в области p-n – перехода

 
 

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 V_k

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

 

       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

 

График 10. Прямая ветвь ВАХ p-n – перехода

22. Вычислить отношение j_пр/j_обр при и при

Расчётные формулы:

Расчёт:

Вывод: