МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И

МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Лабораторная работа на тему:

«Исследование идеального р-n перехода»

Выполнил: студент группы УБВТ 2102

Принял: ст.пр. Рыбаков В.С.

Москва, 2023

Оглавление

Цель работы 3

Ход работы 4

Контрольные вопросы 5

Цель работы

Целью настоящей работы является определение основных характеристик идеализированного p-n перехода. Исходными данными являются основные параметры конструкции: тип полупроводника, концентрация примесей, площадь p-n перехода. Определяются следующие характеристики идеализированного p-n перехода в отсутствии внешнего напряжения:

- контактная разность потенциалов;

- толщина;

- тепловой ток (ток насыщения);

- напряжение и тип пробоя;

- барьерная ёмкость.

Ход работы

Вариант 12

Характеристики p-n перехода	Исходный вариант	Вариант с увеличенным Uпроб.	Вариант с уменьшенной Сб0	Вариант с уменьшенным I0
Исходные данные
Тип п/п	GaAs	GaAs	GaAs	GaAs
NA, см–3	3·1015	3·1010	3·1015	3·1015
NД, см–3	3·1017	3·1017	3·1017	3·1020
S, см2	3·10–2	3·10–2	3·10-4	3·10-2
Результаты при Т = 300 К
ϕk0, В	1,2183·100	9,2041·10-1	1,2183·100	1,3970·100
w, мкм	7,6803·10-1	2,1005·102	7,6803·10-1	8,1836·10-1
I0, А	1,9357·10-23	7,0777·10-21	1,9357·10-25	1,8167·10-23
Uпроб.л., В	6,7559·101	3,7991·105	6,7559·101	6,7559·101
Uпроб.т., В	1,9175·102	1,9175·107	1,9175·102	1,9175·102
Сб0, Ф	4,5164·10-10	1,6432·10-12	4,5164·10-12	4,2176·10-10

Контрольные вопросы

1. Указать направление диффузии и дрейфа в асимметричном р-n переходе при U=0. Какие составляющие (электронная, дырочная) будут преобладать?

E

В ассиметричном переходе при диффузии смешение веществ происходит от большей концентрации к меньшей. При дрейфе от меньшей к большей. Переход основных носителей в смежную область, приводит к рекомбинации. В результате в смежной области концентрация дырок и электронов становится низкая. Количество электронов и дырок будут примерно равны.

2. Почему диффузия носителей не приводит к выравниванию концентраций?

Диффузия - движение носителей заряда из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией, приводящее к выравниванию концентрации носителей заряда по полупроводнику. Собственное электрическое поле p-n перехода характеризуется контактной разностью потенциалов поэтому диффузия не будет проходить до конца.

3. Какие заряды количественно преобладают вблизи контакта р- и n- областей? Почему на границе областей концентрация подвижных носителей невелика?

В p- и n- областях вблизи зоны контакта преобладают неосновные носители, так как основные носители переходят в смежную зону.

Переход основных носителей в смежную область, где они становятся неосновными, приводит к рекомбинации и, поэтому, к уменьшению концентрации основных носителей. В результате в приграничных областях концентрация свободных электронов и дырок низкая, образуется обедненный слой.

4. Какой окажется контактная разность потенциалов ϕ_k при подаче внешнего напряжения, равного │ϕ_k0│?

При подаче внешнего напряжения, равного │ϕ_k0│, величина будет примерно равна напряжению пробоя, при котором электрическое поле перехода исчезает и перестаёт препятствовать протеканию большого диффузионного тока. Они будут иметь разные направления.

5. Как на свойства р-n перехода влияет выбор типа полупроводника?

Тип проводника влияет на значение тока насыщения I₀, что в свою очередь влияет на I_ПР и I_ОБР. Это характерно не только идеализированного, но и реального P-N перехода.

6. Как на свойства р-n перехода влияет концентрация примесей?

Исходя из формулы _k0 = _T ln видно, что концентрация примесей влияет на контактную разность потенциалов, и на толщину P-N перехода, представленную формулой .

7. Как на свойства р-n перехода влияет его площадь?

Площадь влияет на значение тока насыщения и барьерной ёмкости. Чем больше площадь перехода, тем больше эти показатели.

8. Каким должен быть р-n переход с большим напряжением лавинного пробоя? С малым напряжением туннельного пробоя?

Лавинный пробой возникает в толстых p-n переходах. Туннельный пробой в тонких.

7