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

Скачать архив (1.31 Мб) Сколько стоит заказать работу?
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)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ЧитГУ)

Институт  Технологических и Транспортных Систем

Кафедра Физики и Техники Связи 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по физическим основам электроники

“Свойства полупроводников, расчет характеристик  p-n перехода” 
 
 

Вариант № 12 
 
 

                Выполнил  студент группы ТКР-09

                Эрдынеев Руслан Жамсоевич

                Проверил: доцент к. ф. м. н. Дружинин Анатолий Прокопьевич 
                 
                 
                 

Чита, 2010

Содержание

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 
 
 
 

Исходные  данные:

Вар.

 DE, эВ Nd = Na, м-3 DEd, эВ DEa, эВ     ε mn,
mp,
tn=tp,     секунд
12 0,6 1023 0,02 0,01 0,7 0,3 14 1500 1000 200*10-6
 

Физические  и математические постоянные:

№ Название  постоянной Обозначение Значение Размерность
1 Постоянная  Планка h 6,62607*10-34 Дж*с
2 Элементарный  заряд q 1,60217*10-19 Кл
3 Масса покоя  электрона m0 9.10938*10-31 кг
4 Постоянная  Больцмана K 1,38065*10-23 Дж/К
5 Число π π 3.14159 -
6 Число е е 2,71828 -
7 Электрическая постоянная ε0 8,85418*10-12 Ф/м
 

Предварительные вычисления:

1) 1 электрон-вольт = 1,60217*10-19 джоуля

2)= 0.7*9.10938*10-31 = 6.37657*10-31 кг

3) = 0.3*9.10938*10-31 = 2.73282*10-31 кг

4) DE = 0,6*1,60217*10-19 = 9,61302*10-20 Дж

5) ∆Ed = 0,02 эВ = 0,02*1,60217*10-19 Дж = 3,20434*10-21  Дж

6) DEa = 0,01 эВ = 0,01*1,60217*10-19 Дж = 1,60217*10-21  Дж

7)

 

8)

 

1. Рассчитал температурную зависимость концентрации равновесных носителей заряда в собственном  полупроводнике

Исходные  формулы:

 

а) Получение  расчётной формулы:

Пример:

при  T=200 K

 
 
 
 
 

б) Результаты расчетов представил в таблице 1

T,K   KT,эВ n0, м-3 ln(n0)
75 0,013333333 0,646303·10-2 6,7475·103 8,81693
100 0,01 0,861738·10-2 1,1384·109 20,85291
120 0,008333333 1,034085·10-2 4,9539·1011 26,92862
150 0,006666667 1,292607·10-2 2,2919·1014 33,06556
200 0,005 1,723475·10-2 1,1681·1017 39,29931
300 0,003333333 2,585213·10-2 7,1037·1019 45,70974
400 0,0025 3,446950·10-2 1,9899·1021 49,04237
500 0,002 4,308688·10-2 1,5854·1022 51,11776

Таблица 1. Концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике                                                                                                        
 
 
 
 
 
 

  

в) Построил график зависимости равновесной конфигурации носителей тока от температуры в координатах                                       

График 1. Зависимость равновесной конфигурации носителей тока от температуры 
 
 

г) Проверил правильность построения графика, выполнив обратную задачу: используя  значение tg (α), нашёл ширину запрещенной зоны полупроводника ∆Е, и сравнил с исходным значением ∆Е. Нашёл погрешность δ(∆Е). 

  

δ(ΔЕ)=││*100%=││*100%=3.6 % 
 

 

2. Рассчитал температурную зависимость уровня Ферми в собственном полупроводнике

Расчётная формула:    

  ;

                        

                                         

Пример:   При Т = 100 К

Ef =

а) результаты расчетов представил в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость Ef(T) в собственном полупроводнике 

T, K KT, эВ Ef, эВ Ef/Ef0*100%
0 0 0,3 100
100 0,008617375 0,294523887 98,18
200 0,01723475 0,289047775 96,35
300 0,025852126 0,283571662 94,52
400 0,034469501 0,278095549 92,69
500 0,043086876 0,272619437 90,87

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