2. Расчет пробивного и максимального обратного напряжения

Найдем значение пробивного напряжения, для этого воспользуемся формулой (1)

(1)

где B – коэффициент, равный 96 для p⁺-n – переходов,

– удельное сопротивление базовой области диода, [Ом см].

Выполнив расчет по формуле (1) получим

Зная значение U_проб, можем рассчитать U_обр.max по формуле (2)

(2)

где – коэффициент запаса, который необходимо учитывать для обеспечения надежной работы диода, составляет 1,25…1,5 (принимаем за 1,5).

Р асчет

3. Расчет концентрации примесей в исходном материале

Допускаем, что при комнатной температуре все примесные атомы в полупроводниковой подложке ионизированы. Так как в данной курсовой работе мы рассматриваем резкий p⁺-n – переход, то, согласно теории [1], база будет n – типа электропроводности. Рассчитаем концентрацию доноров по формуле (3).

(3)

где q – заряд электрона, равный 1,6 10^-19 [Кл],

μ_n – подвижность электронов при T = 300 К.

Произведем расчет

Расчет концентрации акцепторной примеси произведем принимая, что она в 10³ раз больше, чем концентрация донорной примеси, воспользуемся соотношением (4).

(4)

Расчет

4. Расчет эффективной плотности состояния электронов

Эффективные плотности состояний электронов в зоне проводимости N_c и в валентной зоне N_v при комнатной температуре рассчитаем по формулам (5) и (6) соответственно.

	(5)
	(6)

где – эффективная масса электронов,

– эффективная масса дырок,

k – постоянная Больцмана, равная 1,38 10^-23 [Дж/К]

h – постоянная Планка, равная 6,62 · 10^-34 [Дж·с]

Расчет

5. Расчет концентрации собственных носителей заряда и контактной разности потенциалов

Рассчитаем концентрацию собственных носителей заряда в кремнии при комнатной температуре, используя соотношение (7).

(7)

где – ширина запрещенной зоны кремния при Т = 0 К,

β – температурный коэффициент Варшни ширины запрещенной зоны.

Расчет

Так как при 300К не совпадает с табличным, то возьмем табличное значение. Тогда .

Рассчитаем контактную разность потенциалов, воспользовавшись выражением (8).

(8)

Расчет

Полученное значение удовлетворяет теоретическим значениям – 0,6 – 0,8 В.

6. Расчет толщины p-n – перехода

Определим максимальную толщину электронно-дырочного перехода используя соотношение (9).

(9)

где ε – диэлектрическая проницаемость кремния (ε = 12),

ε₀ – электрическая постоянная, равная 8,85 [

Произведем расчет

Толщина базы обычно принимают в 1,5 раза больше, чем область объемного заряда в слаболегированной части диода при максимальном обратном напряжении.

7. Расчет площади p-n – перехода

Нужное для расчета возьмем из таблицы равное 0,01 [A], значение допустимой плотности прямого тока для кремниевого электронно-дырочного перехода составляет 200 [ ]. Минимальную площадь p-n – перехода определим, используя формулу (10)

(10)

Произведем расчет

Так как рабочая площадь , тогда выберем значение .