Lab1_MvST
.pdfВарианты заданий для самостоятельной работы
При выполнении работы необходимо заполнить все части таблиц 2-4 (одну из этих таблиц) для заданного варианта задания. Номер варианта задания определяется по номеру обучаемого в списке (группы) и в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 Номера вариантов
Номер в списке |
Вариант задания |
Номер в списке |
Вариант задания |
группы |
|
группы |
|
1 |
1 |
34 |
4 |
2 |
2 |
35 |
5 |
3 |
3 |
36 |
6 |
4 |
4 |
37 |
1 |
5 |
5 |
38 |
2 |
6 |
6 |
39 |
3 |
7 |
1 |
40 |
4 |
8 |
2 |
41 |
5 |
9 |
3 |
42 |
6 |
10 |
4 |
43 |
1 |
11 |
5 |
44 |
2 |
12 |
6 |
45 |
3 |
13 |
1 |
46 |
4 |
14 |
2 |
47 |
5 |
15 |
3 |
48 |
6 |
16 |
4 |
49 |
1 |
17 |
5 |
50 |
2 |
18 |
6 |
|
|
19 |
1 |
|
|
20 |
2 |
|
|
21 |
3 |
|
|
22 |
4 |
|
|
23 |
5 |
|
|
24 |
6 |
|
|
25 |
1 |
|
|
26 |
2 |
|
|
27 |
3 |
|
|
28 |
4 |
|
|
29 |
5 |
|
|
30 |
6 |
|
|
31 |
1 |
|
|
32 |
2 |
|
|
33 |
3 |
|
|
В данной работе необходимо определить напряжение лавинного пробоя p-n
перехода, показанного на рисунке 5 с использованием Пуассон-анализа и на основе расчета ВАХ в соотвествии с параметрами прибора из таблицы 2.
-A – P-N переход цилиндрического вида
-Б – P-N переход сферического вида Рисунок 5(а,б) – Структуры p-n переходов Варианты задания Таблица 2 Варианты задания
Вариант |
Структура |
Параметры структуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Xj n-области, мкм |
|
N n-области, см-3 |
|
|
|
|
|
1 |
Цилиндрическая |
4 |
|
1e17 |
|
|
|
|
|
2 |
Сферическая |
5 |
|
5e17 |
|
|
|
|
|
3 |
Цилиндрическая |
6 |
|
1e18 |
|
|
|
|
|
4 |
Сферическая |
7 |
|
1e16 |
|
|
|
|
|
6 |
Цилиндрическая |
8 |
|
5e16 |
|
|
|
|
|
7 |
Сферическая |
9 |
|
3e16 |
|
|
|
|
|
8 |
Цилиндрическая |
10 |
|
2e17 |
|
|
|
|
|
9 |
Сферическая |
5 |
|
3e17 |
|
|
|
|
|
10 |
Цилиндрическая |
6 |
|
4e17 |
|
|
|
|
|
11 |
Сферическая |
7 |
|
2e16 |
|
|
|
|
|
12 |
Цилиндрическая |
8 |
|
3e16 |
|
|
|
|
|
13 |
Сферическая |
9 |
|
4e16 |
|
|
|
|
|
Пример выполнения работы
Пример задания: Необходимо рассчитать напряжение лавинного пробоя p-n перехода сферического вида с использованием Пуассон -анализа и на основе расчета ВАХ.
Исходные конструктивно - технологические параметры p-n переходов следующие:
-Концентрация примеси в подложке Nподл=1015 см-3
-Параметры n-области: N=1016 см-3, Xj=10 мкм
Для выполнения данного задания необходимо:
-1. Сформировать структуру p-n перехода с использованием программы Mesh
Пример файла с описанием материалов структуры и контактов приведен далее:
Файл: n1_msh.bnd:
Silicon "siSubs" {Rectangle [(0,0)(30,30)]}
Contact "top" {Line [(0,0)(1,0)]}
Contact "bot" {Line [(0,30)(30,30)]}
Пример файла с описанием примеси и сетки показан далее:
Файл: n1_msh.cmd:
Title "PN-Junction BR"
Definitions {
#Refinement regions Refinement "Default Region"
{
MaxElementSize = (1 1 ) MinElementSize = (0.1 0.1 )
RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = "DopingConcentration", Value = 1)
}
Refinement "topRef"
{
MaxElementSize = (0.2 0.2 ) MinElementSize = (0.01 0.01 )
RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = "DopingConcentration", Value = 1)
}
#Profiles AnalyticalProfile "main"
{
Species = "PhosphorusActiveConcentration"
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = 1e+020, ValueAtDepth = 1e+015, Depth = 0.5) LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8)
}
AnalyticalProfile "ring1"
{
Species = "PhosphorusActiveConcentration"
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = 1e+016, ValueAtDepth = 1e+015, Depth = 10) LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8)
}
Constant "subs"
{
Species = "BoronActiveConcentration" Value = 1e+015
}
}
Placements {
#Refinement regions Refinement "Default Region"
{
Reference = "Default Region"
# Default region
}
Refinement "topRef"
{
Reference = "topRef"
RefineWindow = rectangle [( 0 0 ) , ( 11 11 )]
}
#Profiles Constant "subs"
{
Reference = "subs" EvaluateWindow
{
Element = rectangle [( 0 0 ) , ( 30 30 )] DecayLength = 0
}
}
AnalyticalProfile "main"
{
Reference = "main" ReferenceElement
{
Element = line [( 0 0 ) , ( 1 0 )]
}
}
AnalyticalProfile "ring1"
{
Reference = "ring1" ReferenceElement
{
Element = line [( 0 0 ) , ( 2 0 )]
}
}
}
Для создания структуры используется команда:
mesh n1_msh
Для отображения структуры (рисунок 6) используется команда:
tecplot_sv n1_msh.grd n1_msh.dat
Рисунок 6 – Структура p-n перехода и измененная сетка в нем
-3. Составить и запустить входной файл sdevice для расчета пробивного напряжения p-n
перехода сферического вида с использованием Пуассон-анализа(на основе теоретической части). Запуск расчета командой: sdevice n1poi_des.cmd
Результат Пуассон-анализа: (напряжение пробоя=261 В)
Maximum Field: 2.6214e+05
Ionization-Integrals: |
|
|
|
|
--------------------- |
|
|
|
|
Electron: |
1.00465 |
|
|
|
Hole: |
1.03008 |
|
|
|
contact |
voltage |
electron current |
hole current |
conduction current |
top |
2.610E+02 |
2.355E-43 |
-2.355E-43 |
0.000E+00 |
bot |
0.000E+00 |
5.566E-95 |
-5.566E-95 |
0.000E+00 |
Finished, because of...
Finished quasi-stat., because ionization integrals meet specifications.
-4. Составить и запустить входной файл sdevice для расчета пробивного напряжения p-n
перехода (на основе теоретической части).
Запуск расчета командой: sdevice n1_des.cmd
Результат – файл ВАХ: n1_des.plt показан на рисунке 7, из которого видно, что напряжение лавинного пробоя равно 260 В.
Просмотр файла ВАХ: inspect n1_des.plt
-Выбрать: -top->Inner Voltage ->To X Axis
-top->Total Current->To Y Axis
Рисунок 7 – ВАХ p-n перехода при пробое
Форма представления отчета.
Отчет по работе должен содержать:
1.Краткие ответы на вопросы к теоретической части
2.Рассчитанные значения пробивного напряжения p-n переходов различной конфигурации и формируемых по различным технологическим маршрутам, то есть заполненные таблицы из заданий на самостоятельную работу в соответствии с вариантом.
3.Построенные на базе этих таблиц зависимости пробивного напряжения от конструктивно-технологических параметров p-n перехода.