3. Методические указания по выполнению лабораторной работы

3.1. Вызвать программу лабораторной работы, для чего кликнуть мышью на ярлыке ЛАБ1 на рабочем столе.

3.2. Ввести исходные данные согласно номеру варианта и данным таблицы 1. При вводе чисел пользоваться экспоненциальной формой записи. Например, число следует записать, как 3E17, число – как 1Е–6. После набора каждого числа нажимать ENTER.

3.3. Перенести в отчёт рисунок p-n перехода с экрана.

3.4. Перенести в таблицу 2 результаты расчёта, меняя только концентрацию примеси в базе.

Определить вид пробоя, сравнив величины U_проб.л и U_проб.т. Считать, что наступает тот вид пробоя, для которого напряжение меньше по модулю.

Сделать выводы о влиянии концентрации примеси в базе p-n-перехода на тепловой ток, напряжение пробоя и барьерную ёмкость.

3.5. Перенести в таблицу 3 результаты расчёта. В качестве исходного варианта взять концентрацию примеси в базе p-n перехода своего варианта из таблицы 1. 

По таблице 3 определить вид пробоя, сравнив величины U_проб.л и U_проб.т. Считать, что наступает тот вид пробоя, для которого напряжение меньше.

3.6. По результатам, полученным в таблицах 2 и 3, построить на одних осях в линейном масштабе зависимости контактной разности потенциалов от концентрации примеси для асимметричного и симметричного переходов (из таблицы 2 в качестве аргумента взять концентрацию примеси в области базы несимметричного перехода).

Сделать вывод о характере изменения контактной разности потенциалов в обоих случаях.

3.7. Установить значения параметров структуры согласно исходному варианту (Таблица 1). Меняя материал, перенести результаты расчетов в таблицу 4.

Сделать выводы о влиянии ширины запрещенной зоны материала на тепловой ток и величину контактной разности потенциалов.

3.8. Сделать вывод по полученным в работе результатам.

4. Содержание отчета

Отчёт должен содержать:

– название и цель работы;

– расчётные соотношения для исследуемых параметров p-n перехода с расшифровкой входящих в них величин;

– рисунок р-n перехода с поясняющими надписями, согласующимися с заданным вариантом (как на экране);

– графики исследуемых зависимостей;

– промежуточные выводы;

– полностью заполненные таблицы 2, 3 и 4;

– выводы.

5. Контрольные вопросы

1. Как и почему на толщину р-n перехода влияет концентрация примесей?

2. Как и почему на напряжение пробоя р-n перехода влияет концентрация примесей?

3. Как и почему на барьерную ёмкость р-n перехода влияет концентрация примесей?

4. Как и почему на контактную разность потенциалов р-n перехода влияет концентрация примесей?

5. Как и почему на тепловой ток р-n перехода влияет концентрация примесей?

6. Объяснить, почему на практике чаще используются асимметричные p-n переходы?

7. Объяснить, чем ограничена максимальная концентрация примеси в реальном р-n переходе?

8. Объяснить, чем ограничена минимальная концентрация примеси в реальном р-n переходе?

9. Как и почему на контактную разность потенциалов р-n перехода влияет выбор материала полупроводника?

10. Как и почему на тепловой ток р-n перехода влияет выбор материала полупроводника?

11. Как влияет степень химической чистоты поверхности полупроводника на обратный ток p-n перехода?

12. Чем обусловлен выбор материала, из которого изготавливают выпрямляющие контакты?

13. Почему выпрямляющие переходы стараются изготавливать из полупроводников, содержащих как можно меньше посторонних примесей?

Таблица 1. Данные исходных вариантов

Номер варианта	Тип полупроводника	Концентрация акцепторной примеси NA,см –3	Концентрация донорной примеси NД,см –3	Площадь, см2
1	Ge	1019	1017	10–7
2	Si	3·1015	3·1018	3·10–7
3	GaAs	1018	1015	10–6
4	Ge	3·1015	3·1018	3·10–6
5	Si	1019	1017	10–5
6	GaAs	3·1016	3·1018	3·10–5
7	Ge	1018	1016	10–4
8	Si	3·1015	3·1017	3·10–4
9	GaAs	1019	1017	10–3
10	Ge	3·1016	3·1018	3·10–3

Таблица 2. Результаты расчёта для асимметричного перехода.

Исходные данные
Тип п/п
S, см2
Характеристики p-n перехода	Исходный вариант	Nб*20	Nб *40	Nб *60	Nб *80	Nб *100
NA, см–3
NД, см–3
Результаты при Т = 300 К
k0, В
w, мкм
I0, А
Uпроб.л., В
Uпроб.т., В
Сб0, Ф

Таблица 3. Результаты расчёта для симметричного перехода.

Исходные данные
Тип п/п
S, см2
Характеристики p-n перехода	Исходный вариант	N*20	N*40	N*60	N*80	N*100
NД =NA, см–3
Результаты при Т = 300 К
k0, В
w, мкм
I0, А
Uпроб.л., В
Uпроб.т., В
Сб0, Ф

Таблица 4. Результаты расчёта для различных материалов.

Результаты при Т = 300 К
Характеристики p-n перехода	Полупроводник германий (ΔWЗ= 0,66эВ)	Полупроводник кремний (ΔWЗ= 1,12эВ)	Полупроводник арсенид галлия (ΔWЗ= 1,424эВ)
k0, В
w, мкм
I0, А
Uпроб.л., В
Uпроб.т., В
Сб0, Ф