Физика, 3 семестр. РТФ / ФОЭ / RGR_1 / ФОМЭ РГР
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Марийский Государственный Технический Университет
Кафедра КиПР
Расчетно-Графическая работа
по дисциплине
«Физические основы электроники»
на тему
«Физика p-n перехода»
Вариант 02
Выполнил: ст.гр.ТЛК-21
Александров И.Н.
Проверил: проф., к.т.н.
Игумнов В.Н.
Йошкар-Ола
2010
1. Определить ширину p-n перехода в кремнии при температуре 300 К, если концентрации примеси равны (N=0.2∙1021 м-3). Напряжение на переходе U=-0.8 В. Для расчета использовать модель резкого p-n перехода; примесь полностью ионизирована.
Решение: Ширина области объемного заряда:
Контактная разность потенциалов:
С учетом того, что концентрации примеси равны (N) расчетная формула примет вид:
, где ni – число собственных носителей
(Для кремния при 300 К ni=1.5∙1010 см-3)
м.
-
Определить силу тока, протекающего через переход площадью 2 мм2. Диффузионная длина электронов и дырок 0,1 мм, время жизни электронов и дырок 0,2 мс.
Решение: Плотность тока вычисляется по формуле:
Сила тока:
С учетом:
Ln = Lp; τn = τp= τ;
Расчетная формула:
А.
-
Определить максимальную напряженность диффузионного поля p-n перехода, если концентрации примесей в p-n областях равны (N=0.2∙1021 m -3; материал Si).
Решение: Максимальная напряженность электрического поля:
По условиям задачи:
Тогда расчетная формула примет вид:
kВ/см.
-
Вычислить барьерную емкость перехода. Площадь перехода 1 мм2, приложенное напряжение + 0,5 В.
Решение: Барьерная емкость перехода:
Учитывая, что d при U=0.5 В равно:
Подставив данные, получим:
пФ.
-
Построить график силы тока, протекающего через переход от температуры при напряжении -7 В. Площадь перехода 0,5 мм2, диффузионная длина электронов и дырок 0,1 мм. Время жизни носителей 0,2 мс. Интервал температуры 300…400 К.
Построение: Если Ln=Lp; τn= τp=τ ; и S=0.5мм2,то расчетная формула имеет вид:
Найдем pn и np из условия:
Учитывая, что pn = np,
Нужное нам выражение примет вид:
Подставим численные значения:
Построим график зависимости I(T) при U= -7 В:
Вывод: В данной расчетно-графической работе был изучен p-n переход в кристалле кремния: найдена ширина перехода, ток протекающий через переход, максимальная напряженность диффузионного поля, барьерная емкость перехода и построен график зависимости силы тока, протекающего через переход, от температуры.