Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Марта 2015 в 10:22, курсовая работа
Прогресс неустанно идет вперед, появляются все новые и новые технологии, сложные, и использующиеся практически повсеместно. Вся современная электроника строится на полупроводниковых элементах. Поэтому знание характеристик и параметров полупроводников- это обязательное условие для специалиста в области телекоммуникаций.
Введение………………………………………………………………………4
1. Расчет температурной зависимости концентрации равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике…………..…………….…..…5
2. Расчет температурной зависимости уровня Ферми в собственном полупроводнике…………………………………………………………………..…6
3. Расчет температуры ионизации донорной примеси Тs и ионизации основного вещества Тi в полупроводнике n тока методом последовательных приближений………………………………………………………………………...7
4. Расчет температуры ионизации Тs и Тi в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближений………………….....9
5. Расчет температурной зависимости положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике………………………………………………………...11
6. Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси……………………………………………………………………………..14
7. Расчет равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К.....15
8. Нахождение высоты потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактную разность потенциалов…………………………………..16
9. Нахождение положения уровней Ферми в p-n-перехода и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно……………………………………………………………………..16
10. Нахождение толщины p-n-перехода в равновесном состоянии (Т=300К)………………………………………………………………………….....17
11. Определение толщины пространственного заряда в p-n-областях..17
12. Построение графика 5 «Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии»…………………………………………………………..18
13. Нахождение максимальной напряженности электрического поля в равновесном p-n-переходе. Построение графика 6 «Зависимость напряженности электростатического поля от расстояния в p-n-переходе»…... 19
14. Нахождение падение потенциала в p-n-областях пространственного заряда p-n-перехода………………………………………… 19
15. Построение графика 6 «Зависимость потенциала в p-n-областях от расстояния»…………………………………………………………………………19
16. Вычисление барьерной емкости p-n-перехода в расчете на S=1 см²…………………………………………………………………………………...20
17. Вычисление коэффициента диффузии для электронов и дырок ( в см²/с) и диффузионную длину для электронов и дырок………………………. 21
18. Вычисление электропроводности и удельного сопротивления собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа……………………22
19. Определение величины плотности обратного тока p-n-перехода....22
20. Построение обратной ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К………....23
21. Построение прямой ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К…………...24
22. Вычисление отношения jпр/jобри…………………………………. 25
Заключение……………………………………………………………….…26
Список литературы…………………
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
675 |
0,034469501 |
0,038778188 |
0,043086876 |
0,047395564 |
0,051704251 |
0,056012939 |
0,058167282 |
1,79559E+25 |
2,14257E+25 |
2,50941E+25 |
2,89508E+25 |
1,16627E+25 |
1,31505E+25 |
1,39164E+25 |
-0,202806474 |
-0,235008402 |
-0,26792993 |
-0,301498842 |
-0,308309987 |
-0,340727627 |
-0,35712541 |
г) Область высоких температур:
Таблица 9.
Т, К |
400 |
450 |
500 |
550 |
KT, эВ |
0,034469501 |
0,038778188 |
0,043086876 |
0,047395564 |
Ef, эВ |
-0,285482135 |
-0,286792402 |
-0,288102669 |
-0,289412935 |
д) построение графика 4 «Температурная зависимость Ef для донорной примеси по полученным точкам ».
График 4.
6. Расчет критической концентрации вырождения донорной примеси:
7. Расчет равновесной концентрации основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К.
Примесь полностью ионизирована, считать и равным концентрации соответствующей примеси.
8. Нахождение высоты потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактную разность потенциалов.
9. Нахождение положения уровней Ферми в p-n-перехода и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно.
Т=300К
а)
б)
в) определение высоты потенциального барьера p-n-перехода (проверка правильности п.8)
10. Нахождение толщины p-n-перехода в равновесном состоянии (Т=300К).
11. Определение толщины пространственного заряда в p-n-областях.
12. Построение графика 5 «Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии».
График 5.
13. Нахождение максимальной напряженности электрического поля в равновесном p-n-переходе. Построение графика 6 «Зависимость напряженности электростатического поля от расстояния в p-n-переходе».
График 6.
14. Нахождение падение потенциала в p-n-областях пространственного заряда p-n-перехода.
15. Построение графика 6 «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 .
Таблица 9.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
|
0,073048989 |
0,146097977 |
0,219146966 |
0,292195954 |
0,365244943 |
|
0,004023254 |
0,01609301 |
0,03620928 |
0,06437206 |
0,100581343 |
|
-0,1460979 |
-0,29219595 |
-0,4382939 |
-0,584391909 |
-0,73048988 |
|
-0,008046507 |
-0б032186 |
-0,072418567 |
-0,128744119 |
-0,20162686 |
График 7.
16. Вычисление барьерной емкости p-n-перехода в расчете на S=1 см².
а) равновесное состояние p-n-перехода
б) при обратном смещении V=1 В
в) при прямом смещении V=0.8 Vk
Вывод: Так как при обратном смещении барьерная ёмкость уменьшается, то величина d возрастает.
D будет уменьшаться при прямом смещении, а барьерная ёмкость увеличиваться.
17. Вычисление коэффициента диффузии для электронов и дырок ( в см²/с) и диффузионную длину для электронов и дырок.
Т=300 К
18. Вычисление электропроводности и удельного сопротивления собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа.
Т=300 К.
19. Определение величины плотности обратного тока p-n-перехода.
Т=300 К
20. Построение обратной ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К.
Результаты расчетов приведены в таблице 10.
Таблица 10.
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
qV, Дж |
4,14195E-22 |
1,24259E-21 |
2,07098E-21 |
4,14195E-21 |
6,21293E-21 |
V, B |
-0,002585213 |
-0,007755638 |
-0,012926063 |
-0,025852126 |
-0,03877818 |
j* ,A/ |
-0,013582845 |
-0,036993807 |
-0,056161084 |
-0,090224514 |
-0,110885036 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
8,2839E-21 |
1,24259E-20 |
1,65678E-20 |
2,07098E-20 |
2,48517E-20 |
8,2839E-20 |
-0,05170421 |
-0,077556377 |
-0,103408502 |
-0,129260628 |
-0,155112753 |
-0,51704211 |
-0,12341628 |
-0,135626857 |
-0,14011888 |
-0,141771404 |
-0,142379334 |
-0,14273314 |
График 9.
21. Построение прямой ветви ВАХ p-n-перехода, Т=300 К.
Результаты расчетов привести в таблице 11.
Таблица 11.
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
qV, Дж |
4,14195E-21 |
8,2839E-21 |
1,24259E-20 |
1,65678E-20 |
2,07098E-20 |
2,07098E-20 |
V, B |
0,025852126 |
0,051704251 |
0,077556377 |
0,103408502 |
0,129260628 |
0,129260628 |
j, A/ |
0,000245255 |
0,000911929 |
0,002724133 |
0,007650211 |
0,012705655 |
0,021040671 |
7 |
8 |
7,45551E-20 |
8,2839E-20 |
0,46533826 |
0,517042511 |
9371,739668 |
69248,2179 |
График 10.
-
22. Вычисление отношения jпр/jобр при и при
Вывод: Коэффициент выпрямления зависит от подаваемого на переход напряжения, чем выше напряжение, тем больше коэффициент выпрямления.
Заключение
В процессе курсовой работы были получены знания в области полупроводниковых структур. Изучены их свойства, параметры, процессы происходящие в них. Полученные знания были применены в выполнении 22 упражнений. Включающих в себя, расчеты, а также построение графиков.
Цели курсовой работы
Список
литературы
1. Дружинин, А.Н. Физические основы электроники: курс лекций / А.П. Дружинин.-Чита: ЧитГУ, 2006.-150с.
2. Орешкин, П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков / П.Т. Орешкин.-М.:Высш.шк., 1986.
3. Степаненко, И.П. Основы микроэлектроники / И.П. Степаненко. – М.:Физмалит
4. http://wikipedia.org – электронная энциклопедия.
5. http://www.physbook.ru - Электронный учебник физики
6. http://www.megabook.ru - МЕГАЭНЦИКЛОПЕДИЯ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ