- •Физические основы электронной техники
- •Цели и задачи дисциплины
- •1.2. Задачи изучения дисциплины
- •1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо студентам для изучения данной дисциплины:
- •Содержание дисциплины
- •3. Учебно-методические материалы по дисциплине
- •3.1. Основная и дополнительная литература
- •Методические указания по дисциплине
- •Литература
- •Тема 1: Основы физики твёрдого тела
- •Литература
- •Тема 2: Электронно-дырочный переход
- •Литература
- •Тема 3: Невыпрямляющий омический контакт
- •Литература
- •Тема 4: Биполярные транзисторы
- •Литература
- •Тема 5: Полевые транзисторы
- •Литература
- •Тема 6: Свойства полупроводников при высоких концентрациях носителей тока
- •Литература
- •Тема 7: Лавинный пробой. Пути увеличения напряжения пробоя.
- •Литература
- •Тема 8: Мощные биполярные и полевые транзисторы
- •Литература
- •Тема 9: свч-полупроводниковые диоды
- •Литература
- •Тема 10: Мощные свч-транзисторы
- •Литература
- •Тема 11: Полевые транзисторы с затвором Шоттки
- •Контрольные задания
- •Контрольные вопросы
- •Справочные данные
- •Условия и алгоритмы решения задач
- •1. Условие задач, имеющих номера 1 - 10
- •2. Условие задач, имеющих номера 11 - 19
- •Алгоритм решения задач
- •5. Условие задач, имеющих номера с 37 по 50
- •6. Условие задач, имеющих номера 51-60
Условия и алгоритмы решения задач
1. Условие задач, имеющих номера 1 - 10
Рассчитать контактную разность потенциалов и барьерную ёмкость резкого p-nперехода с площадьюS=10-3 см2и следующими параметрами:
Таблица 2 – Данные к задачам
Материал |
Приложенное напряжение,В |
Темпера- тура, К |
Концентрация легирующей примеси в p-областиNa, см-3 |
Концентрация легирующей примеси в n-областиNd, см-3 |
Вари-ант |
Кремний |
0 |
300 |
1018 |
1016 |
1 |
Арсенид галлия |
0 |
200 |
1018 |
1016 |
2 |
Германий |
0 |
300 |
1017 |
1016 |
3 |
Кремний |
-2 |
200 |
1017 |
1017 |
4 |
Арсенид галлия |
-2 |
300 |
1018 |
1016 |
5 |
Германий |
-1 |
400 |
1018 |
1016 |
6 |
Кремний |
-5 |
400 |
1019 |
1017 |
7 |
Арсенид галлия |
0,02 |
300 |
1018 |
1018 |
8 |
Германий |
0,02 |
200 |
1017 |
1018 |
9 |
Кремний |
0,02 |
400 |
1016 |
1018 |
10 |
Алгоритм решения задач
Начните решение с конечных аналитических выражений для двух искомых величин:
Контактная разность потенциалов:
φк=kT/q*ln(Na*Nd/ni2) [В];
Ширина ОПЗ p-nперехода:
Xd=[2εε0*( φк-U)(Na+Nd)/qNaNd]1/2[мкм];
где NaиNd– концентрация легирующей примеси вp- иn-области соответственно.
Если Nа»Nd (илиNd»Na), то
Xd=[2εε0*( φк-U)/qNБ]1/2;
где NБ– концентрация легирующей примеси в слаболегированной области,p-nперехода;
Барьерная ёмкость p-nперехода:
Cбар=S*2εε0/ Xd [пФ];
Где S– площадьp–nперехода.
Величины ni, ε,ε0,kиqвзять из таблицы 1 и 2.
Помнить, что величина напряжения, прилаженного к p-nпереходу, подставляется в формулу с учётом знака: прямое смещение – знак «плюс», обратное смещение – знак «минус».
2. Условие задач, имеющих номера 11 - 19
Рассчитать диффузионную ёмкость p-nперехода с площадьюS=10-3см2и со следующими параметрами:
Таблица 3 – Данные к задачам
Материал |
Концентрация легирующей примеси в n-областиNd, см-3 |
Концентрация легирующей примеси в p-областиNа, см-3 |
Приложенное прямое напряжение U, В |
Ширина n-области, мкм
|
Ширина p-области, мкм
|
Время жизни электронов τn,c |
Время жизни дырок τp,c |
Темпера-тура, K |
Вариант |
Кремний |
1018 |
1016 |
0,61 |
1 |
1 |
10-7 |
10-6 |
300 |
11 |
Германий |
1018 |
1016 |
0, 3 |
1 |
1 |
10-7 |
10-6 |
300 |
12 |
Кремний |
1016 |
1017 |
0, 63 |
2 |
2 |
10-7 |
10-6 |
400 |
13 |
Кремний |
1019 |
1016 |
0, 42 |
1 |
0,5 |
10-8 |
10-6 |
300 |
14 |
Арсенид галлия |
1018 |
1016 |
0, 8 |
1 |
1 |
|
|
300 |
15 |
Кремний |
1017 |
1016 |
0, 65 |
1 |
1 |
10-7 |
10-6 |
400 |
16 |
Арсенид галлия |
1017 |
1018 |
0,82 |
1 |
1 |
|
|
300 |
17 |
Кремний |
1017 |
1016 |
0, 68 |
1 |
0,5 |
10-7 |
10-6 |
300 |
18 |
Арсенид галлия |
1016 |
1016 |
0, 83 |
1 |
1 |
|
|
|
19 |
Кремний |
1016 |
1018 |
0, 65 |
1,5 |
1 |
10-7 |
10-6 |
300 |
20 |