Определение параметров p-n перехода

дата сдачи

оценка

3

3

3. Расчет физических параметров p- и n- областей

3

4. Расчет параметров p-n перехода

4

7

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/В×с

Время жизни носителей заряда, с

электрона m_n/m_e

дырки m_p/m_e

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: N_а=10¹⁷м ^-3, N_д=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)

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

ж) график 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.