МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро- и наноэлектроники

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Твердотельная электроника»

Тема: Расчёт основных параметров и характеристик активных элементов твердотельной электроники

Студент гр. 1282		Козлов С.В.
Преподаватель		Райская Е.К.

Санкт-Петербург

2024

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент: Козлов С.В.
Группа: 1282
Тема работы: Расчёт основных параметров и характеристик активных элементов твердотельной электроники
Тип прибора: Выпрямительный диод
Исходные данные: Материал – кремний, удельное сопротивление подложки 5 Ом , тип структуры – резкий переход, толщина эпитаксиального слоя 2,5 мкм, прямое напряжение 0,75 В
Содержание пояснительной записки: “Содержание”, “Введение ”,“Основная часть ”,“Заключение”, “Cписок использованных источников”
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 15 страниц.
Дата выдачи задания: 05.03.2024
Дата сдачи курсовой работы: 14.05.2024
Дата защиты курсовой работы:
Студент:	_______________	Козлов С.В.
Преподаватель:	_______________	Райская Е.К.

Аннотация

В данной курсовой работе в качестве основного задания является исследование принципа действия и физических процессов выпрямительного диода. Характеристики этого компонента напрямую зависят от параметров, которые определяются в процессе его проектирования на основе предварительно заданных данных. В рамках данной работы рассматриваются ключевые аспекты устройства, принцип его работы и области применения.

В работе приводятся основные сведения о приборе, включая вольт-амперную характеристику (ВАХ), зависимость ширины p-n перехода от обратного напряжения, а также расчеты статического и дифференциального сопротивлений выпрямительного диода. Каждый из этих аспектов раскрывается с целью предоставить полное представление о характеристиках и поведении данного элемента в электронных схемах.

SUMMARY

This coursework focuses on investigating the operating principles and physical processes of a rectifier diode as its main task. The characteristics of this component directly depend on parameters determined during its design based on predefined data. The study covers key aspects of the device, its operating principle, and its application areas.

The paper provides fundamental information about the device, including its voltage-current characteristic (VI curve), the dependence of the width of the p-n junction on the reverse voltage, as well as calculations of the static and differential resistances of the rectifier diode. Each of these aspects is examined to provide a comprehensive understanding of the characteristics and behavior of this component in electronic circuits.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРА [1] 6

2. СТРУКТУРА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ [1,2] 7

2.1. Формирование структуры выпрямительных диодов 7

2.2. Принцип действия выпрямительных диодов 8

3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ [1] 10

4. ДИАПАЗОН ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 11

5. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРИБОРА 12

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПРИБОРА 13

6.2. Расчет пробивного и максимального обратного напряжения 14

6.3. Расчет концентрации примесей в исходном материале 14

6.4. Расчет эффективной плотности состояния электронов 15

6.5. Расчет концентрации собственных носителей заряда и контактной разности потенциалов 16

6.6. Расчет толщины p-n – перехода 17

6.7. Расчет площади p-n – перехода 18

6.8. Расчет коэффициента диффузии и диффузионной длины 18

6.9. Построение зависимости 20

6.10. Расчет и построение ВАХ выпрямительного диода 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 27

Введение

Выпрямительные диоды являются одним из фундаментальных элементов в современной электронике. Они играют ключевую роль в преобразовании переменного тока в постоянный, что является необходимым для работы многих устройств, начиная от простых зарядных устройств источников питания, и заканчивая сложными системами энергоснабжения промышленных предприятий. Понимание принципов работы выпрямительных диодов и их характеристик имеет важное значение для электротехников, инженеров и всех, кто работает в области электроники.