Электр_ЛБ#2

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»

Кафедра «Теории электрических цепей»

Отчёт по лабораторной работе

«Исследование идеализированного p-n перехода»

Дисциплина:

«Электроника»

Выполнил работу студент группы: БИН230У

Xxxx X X

Москва 2024 г.

Цель работы

Цель работы состоит в исследовании металло-полупроводниковых переходов при различных сочетаниях мтелла и полупроводника.

Теоритические сведения

Типы контактов металла-полпуроводника:

• Омический с небольшим сопротивлением

• Контакты Шоттки, обладающий односторонней проводимостью

Характер контакта металл-полупроводник зависит от соотношения работ выхода контактирующего металла qφ_м и полупроводника qφ_пп

Напряжение лавинного электрического пробоя можно рассчитать по эмпирической формуле, где N_б – концентрация примеси в базе p-n перехода

Напряжение туннельного электрического пробоя определяется выражением

Ход работы

1) Открываем программу LAB2 и вносим исходные значения согласно заданному преподователем варианту

2) Получаем рисунок p-n перехода

3) Уменьшаем сопротивление объемного полупроводника путем уменьшения толщины п/п слоя, увеличения концентрации примесей или площади перехода и записываем значения в таблицу

4) Увеличиваем толщину перехода и напряжение пробоя (контакт Шоттки) путем уменьшения концентрации примеси и записываем значения в таблицу

5) Уменьшаем барьерную емкость путем уменьшения концентрации примесей или площади перехода и записываем значения в таблицу

Хар-ки p-n перехода	Исходный вариант	Вариант с уменьшеннымR	Вариант с увеличенной w и Uпроб	Вариант с уменьшенной Cб
Исходные данные
Металл	Pt	Pt	Pt	Pt
П/п	Si	Si	Si	Si
NА, см-3	3*1015	3*1016	3*1013	3*1013
NД, см-3	3*1015	3*1016	3*1013	3*1013
S, см2	1*10-4	1*10-3	1*10-4	1*10-5
L, мкм	20	18	20	20
Результаты при T = 300 К
Тип контакта в m-n	Шоттки	Шоттки	Шоттки	Шоттки
Тип контакта в m-p	Омический	Омический	Омический	Омический
R, Ом	2.78*10-3	2.5*10-5	2.78*10-1	2.78
φk0, В	1.2	1.2	1.2	1.2
L0, мкм	7.29*10-1	2.3*10-1	7.29	7.29
I0, А	7.15*10-22	7.15*10-21	7.15*10-22	7.15*10-23
Cб0, Ф	1.46*10-12	4.61*10-11	1.46*10-13	1.46*10-14

Вывод:

1) Омический контакт — главная характеристика — малое сопротивление; используется для подключения напряжения и тока к п/п; возникает в m-n-переходах при qφ_м<qφ_пп и в m-p-переходах при qφ_м>qφ_пп

2) Контакт Шоттки — главная характеристика — контактная разность потенциалов, толщина, тепловой ток и барьерная емкость; используется в диодах Шоттки и некоторых транзисторах; возникает в m-n-переходах при qφ_м>qφ_пп и в m-p-переходах при qφ_м<qφ_пп

Контрольные вопросы:

1) (qφ_м>qφ_пп в n-п/п) В донорной части из-за диффузии электронов падает количество электронов, в m-n-переходе остается мало подвижных носителей, образуется обедненный слой, образуется барьер из электронов, у перехода будет бОльшее сопротивление, значит это контакт Шоттки

2) (qφ_м<qφ_пп в n-п/п) В донорной части из-за диффузии электронов возрастает количество электронов, в m-n-переходе станет много подвижных носителей, образуется обогащенный слой, ток проходит свободнее, значит это омический контакт

3) I = I₀ exp(^U/_φT) - 1. Так как электрические свойства контакта Шоттки очень похожи на характеристики p-n-перехода: I₀ - обратный ток, C_б - барьерная емкость, L₀ - толщина перехода, φ_ко - разность потенциалов 5) Физические дефекты п/п означают повреждение кристаллической решетки, загрязнение и окисление, из-за чего возникает поверхностный заряд влияющий на характеристики контакта

6) Так как положительные и отрицательные ионы, а также обедненный слой имитируют обкладки конденсатора и диэлектрик, следовательно, имеет ёмкость, называющуюся барьерной

7) Быстордействие из-за отсутствия диффузионной ёмкости; лучшие ФЧХ - из-за отсутствия диффузионной ёмкости (а именно общей ёмкости) не теряется часть напряжения (сигнала)