SemTE / Sem3

Семинар 3

Расчет параметров ступенчатого p-n-перехода

Рисунок 1 – Ступенчатый

p-n-переход

(а) – структура

(б) – распределение примеси, концентраций электронов и дырок

(в) – Распределение плотности объемного заряда

(г) – Распределение напряженности электрического поля

(д) – Распределение потенциала

(е) – Зонная диаграмма в состоянии равновесия

Встроенные потенциалы для n- и p-областей и контактная разность потенциалов:

Общая ширина ОПЗ и соотношение ширин ОПЗ в n- и p- областях

Максимальное электрическое поле p-n-перехода

Расчет параметров линейного p-n-перехода

Рисунок 2 – Линейный переход (распределение примеси N= - N'*x, объемного заряда, поля, потенциала).

Итерационный метод расчета ширины ОПЗ и контактной разности потенциалов для линейного перехода:

Расчет барьерной емкости резкого и линейного переходов

k=2 для резкого перехода

k=3 для линейного перехода

Варакторы

Варакторы — электронная подстройка резонансной частоты (автоподстройка частоты в приемниках). Много других применений.

Коэффициент чувствительности вырактора:

.

Схема варактора. Обострение фронта импульса:

Больше U — меньше С, больше v

Справочные данные для вычислений:

1,1 пФ/см; = 10¹⁰ см^{-3 ;} = 26 мВ; e=1.6*10^-19 Кл;

Задача 1

Для резкого p-n-перехода вычислить φ_к, l₀, l_p0, l_n0, E_m0 , если N_э=10¹⁸ cм^-3, N_б = 10¹⁶ см^-3

Решение: l_p=0.01*l_n E_m0 = 4.8*10⁴ В/см

Задача 2

Для линейного p-n-перехода вычислить φ_к, l₀ , если N' = 10²² cм^-4

Решение: Решаем систему уравнений для контактной разности потенциалов и ширины ОПЗ линейного перехода методом простой итерации:

- Задаем начальное приближение φ_k⁰ = 0.8 В

- Вычисляем l₀¹ = (2*10^-5)*(0.8)^1/3 = 1.85*10^-5 см

- φ_k¹ = 0.802 В l₀² = 1.85*10^-5 см

Задача 3

По результатам предыдущих задач рассчитать значения C₀ для ступенчатого и линейного p-n переходов площадью S₁ = 1см² (C₁) и S₂ = 2мкм х 10мкм (C₂).

Решение:

- Ступенчатый переход: C_s = 0.33*10^-7 Ф/см², С₁ = 0.33*10^-7 Ф, C₂ = 6.6*10^-15 Ф

- Линейный переход: C_s = 0.6*10^-7 Ф/см², С₁ = 0.6*10^-7 Ф, C₂ = 12*10^-15 Ф

Задача 4 (Д.З)

1) Для рассмотренных в предыдущих задачах переходов построить зависимости C(U) в диапазоне от - 5 В до +0,5 В. Найти отношение .

2) Рассчитать коэффициенты чувствительности варакторов при U = 0.