gurtov_v_a_tverdotelnaya_elektronika

Приложение Б. Решения задач

Глава 10. Светодиоды и полупроводниковые лазеры

10.1. Доля излучаемого света через лицевую поверхность светодиода F и коэффициент отражения R определяются:

P0 = F·Pi — внешняя мощность (Pi — внутренняя мощность); P0 = η·I·V; Pi = η·I·V/F; 1/F = 4·(3,6)2/(1 – (2,4/4,6)2) = 71,23; Pi = 0,015·0,05·2·71,23 = 0,106845 = 107 мВт.

10.2. Аналогично задаче 10.1 имеем η = P0 / (I·V ), учитывая ,что:

P0 = F·3·I·V = F·I·V /(I·V ) = 0,3F и F = 0,014,

η = 0,0042.

10.3.Pf = Pdc/(1 + ω2τ2)1/2; Pf(20) = 254,2 мкВт; Pf(100) = 90,9 мкВт.

10.4.Eg = 1,43·0,92 = 1,315; Δλ = 1,24/1,315 – 1,24/1,43 = 0,075 мкм.

Глава 11. Фотоприемники

где re — число появившихся при облучении электронов, rp — число фотонов с длиной волны l. Имеем Ip = 6,4 мА.

б) Режим фотоЭДС: Iф = 0. Тогда Iф = I0(exp (qV /kT ) –1), учитывая, что Iф >> I0:

VХХ = 0,345 В.

11.2.Аналогично задаче 11.1. имеем: R = 0,36 А/Вт, P = 2,78 мкВт, rb = 1,26·1013 с–1.

11.3.Входная оптическая мощность P = rp·hc/λ = 1,32·10–9 Вт, фототок Ip = R·P = 7,95·10–10 А, выходной ток I = M·Ip = 15,9 нА, re = Ip / q = 5·109 с–1, отсюда квантовый выход η = re/rp = 0,5.

11.4.Ток на выходе I = M·Iф, отсюда имеем Iф = 5·10–11 А и rp = Iф /(q η) = 6·108 с–1.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А — постоянная Ричардсона С — электрическая емкость

CB — барьерная емкость p-n-перехода

CD — диффузионная емкость p-n-перехода CFB — емкость плоских зон

Cp — емкость свободных дырок

Csc — емкость области пространственного заряда Dn(p) — коэффициент диффузии электронов (дырок)

dox — толщина подзатворного диэлектрика МДП-структуры EC — энергия дна зоны проводимости

ED(A) — энергия донорных (акцепторных) уровней Eg — ширина запрещенной зоны полупроводника Ei — энергия середины запрещенной зоны

Es — величина электрического поля на поверхности

Et — энергия поверхностных состояний, отсчитанная от середины запрещенной зоны

EV — энергия потолка валентной зоны F — энергия уровня Ферми

Fn(p) — квазиуровень Ферми для электронов (дырок)

Fs — величина энергии Ферми на поверхности полупроводника

fc(v) — неравновесная функция распределения для электронов в зоне проводимости (в валентной зоне)

Gn(p) — темп генерации свободных электронов (дырок) в полупроводнике

G — темп генерации неравновесных электронов и дырок в полупроводнике H — оператор Гамильтона

h — постоянная Планка

ћ — постоянная Планка, деленная на 2π I — сила тока

Iсм — величина тока смещения

J — плотность электрического тока

Jp(n) — дырочная (электронная) компонента плотности тока Js — плотность тока насыщения диода

Jген — генерационный ток

Jрек — рекомбинационный ток

jnE — дрейфовая компонента плотности электронного тока jnD — диффузионная компонента электронного тока

jpE — дрейфовая компонента дырочного тока

jpD — диффузионная компонента дырочного тока

jп/п(Me) — плотность тока термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника (металла)

k — волновой вектор

LD — длина экранирования Дебая Lp — диффузионная длина

Приложение В. Основные обозначения

m0 — масса изолированного электрона mn*(p)– эффективная масса электрона (дырки)

NC(V) — эффективная плотность состояний в зоне проводимости (в валентной зоне) ND(A) — концентрация легирующей донорной (акцепторной) примеси

NM — плотность зарядов на металлической плоскости единичной площади Nss — плотность моноэнергетических состояний

Nt — концентрация рекомбинационных центров; плотность поверхностных состояний

nn — неравновесная концентрация электронов как основных носителей в полупроводнике n-типа

nn0 — равновесная концентрация электронов как основных носителей в полупроводнике n-типа

np — неравновесная концентрация электронов как неосновных носителей в полупроводнике p-типа

np0 — равновесная концентрация электронов как неосновных носителей в полупроводнике p-типа

n — избыточная концентрация электронов

ni — собственная концентрация носителей заряда ns — поверхностная концентрация электронов

pn — неравновесная концентрация дырок pn0 — равновесная концентрация дырок ps — поверхностная концентрация дырок

Q — электрический заряд на единицу площади

QB — заряд ионизованных доноров и акцепторов в ОПЗ на единицу площади QM — заряд на металлическом электроде

Qn — заряд свободных электронов

Qsс — заряд в области пространственного заряда Qss — заряд поверхностных состояний

R — темп рекомбинации

Rн — сопротивление нагрузки

RD — дифференциальное сопротивление диода по постоянному току rD — дифференциальное характеристическое сопротивление диода S — площадь

T — абсолютная температура Te — электронная температура t — время

U — потенциальная энергия электронов; разность потенциалов Uк — контактная разность потенциалов

V — объем кристалла

VG — напряжение, приложенное к затвору полевого транзистора

VFB — напряжение на затворе МДП-структуры, соответствующее нулевому значению поверхностного потенциала в полупроводнике

Vox — напряжение, приложенное к оксиду VT — пороговое напряжение на затворе

W — толщина квазинейтрального объема базы диода или транзистора υ — скорость

x, y, z — пространственные координаты Гn(p) — избыток электронов (дырок)

γ — коэффициент рекомбинации ε — относительная диэлектрическая проницаемость

Приложение В. Основные обозначения

ε0 — электрическая постоянная

εs — относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника κ — коэффициент переноса λ — длина свободного пробега; длина волны света

μn(p) — подвижность электронов (дырок) ν — частота света ρ — удельное сопротивление

σ — удельная электрическая проводимость

σn(p) — электронная (дырочная) компонента проводимости τ — время жизни неравновесных носителей τм — время релаксации Максвелла

τn — время жизни неосновных носителей в области пространственного заряда υ — скорость Ф — термодинамическая работа выхода

ФМе — термодинамическая работа выхода из металла

Фn(p) — термодинамическая работа выхода в полупроводниках n (p)-типа φ — электрический потенциал

φ0 — расстояние от уровня Ферми до середины запрещенной зоны в квазинейтральном объеме полупроводника

φms — контактная разность потенциалов φn(p) — объемное положение уровня Ферми χ — электронное сродство полупроводника ψ — волновая функция

ψs — поверхностный потенциал

ω — частота измерительного сигнала

Обозначения приборных параметров

Ниже приводятся обозначения основных параметров полупроводниковых приборов в соответствии с действующими стандартами, а также наиболее часто используемые в международной документации и других изданиях.

Для обозначения амплитудных значений добавляют индекс m. Например: Iem — амплитудный ток эмиттера.

Для обозначения максимально (минимально) допустимых значений добавляют индексы max, min.

Диод выпрямительный

C — емкость диода

CБ — барьерная емкость

CD — диффузионная емкость

Cп Cd — емкость перехода диода

Cд Ctot — общая емкость диода

Iэкр Iут ID — ток утечки

Iпр IF — постоянный прямой ток

Iобр IR — постоянный обратный ток

If — прямой ток

Ifsm — прямой ток перегрузки

Ir — обратный ток

K — коэффициент выпрямления

Pмакс Pmax — максимально допустимая мощность

Приложение В. Основные обозначения

rдиф Rd r — дифференциальное сопротивление

rD — дифференциальное характеристическое сопротивление диода RD — дифференциальное сопротивление диода по постоянному току Uпр UF — постоянное прямое напряжение

Uобр UR — постоянное обратное напряжение Ur — обратное напряжение

Uf — постоянное прямое напряжение Uоткр Uост UT — остаточное напряжение

Диод импульсный

If — прямой ток

Ifm — импульсный прямой ток

Pи.макс Pимп.макс PM макс — максимально допустимая импульсная мощность

Trr — время обратного восстановления

Ur — обратное напряжение

Uf — прямое напряжение

Варикап

Ctot — общая емкость

Kс — коэффициент перекрытия по емкости

Q — добротность варикапа

Ur — обратное напряжение

Тиристор

Uвкл — напряжение включения Uперекл — напряжение переключения

α — суммарный коэффициент передачи тока первого и второго транзисторов

Тринистор

Iупр — управляющий ток базы

Стабилитрон

Iст IZ — ток стабилизации

Р — рассеиваемая мощность

Rдиф — дифференциальное сопротивление

rст rZ — дифференциальное сопротивление стабилитрона Uстаб Uст Uz UZ — напряжение стабилизации

Туннельный диод

Eпр — напряженность электрического поля пробоя

Диод Ганна

Eпор — пороговая напряженность электрического поля

P — генерируемая мощность

W — длина образца

Транзистор

P — мощность, рассеиваемая в приборе

Pвых Pout — выходная мощность

Uвх Uin, UBE — входное напряжение

Приложение В. Основные обозначения

Биполярный транзистор

Eк EC — напряжение источника питания коллекторной цепи

h11 — входное сопротивление при коротком замыкании на выходе h22 — выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи

h12 — коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи h21 — коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе IК Iк IC — ток коллектора

IБ Iб IB — ток базы

IЭ Iэ IE — ток эмиттера

IКБ0 Iк0 ICB0 — обратный ток коллектора IЭБ0 Iэ0 IEB0 — обратный ток эмиттера

p”n — ширина обедненной области биполярного транзистора Rб RB — сопротивление в цепи базы

rб — объемное сопротивление базы rб rbb — сопротивление базы

rэ — сопротивление эмиттерного перехода rк — сопротивление коллекторного перехода

Uкб UCB — напряжение между коллектором и базой

Uкэ UCE — напряжение между коллектором и эмиттером Uэб UEB — напряжение между эмиттером и базой

W — ширина базы биполярного транзистора y11, y22 — входная и выходная проводимости

y12, y21 — проводимости обратной и прямой передач z11, z22 — входное и выходное сопротивления

z12, z21 — сопротивления обратной и прямой передач α — коэффициент передачи тока эмиттера β — коэффициент усиления

μэк — коэффициент обратной связи эмиттер – коллектор γ — коэффициент инжекции, или эффективность эмиттера κ — коэффициент переноса η — коэффициент неоднородности базы

Полевой транзистор

Сox — удельная емкость подзатворного диэлектрика IсID — ток стока

IзIG — ток затвора

IDS — ток канала исток-сток

R0 — омическое сопротивление Ri — внутреннее сопротивление S — крутизна характеристики

Uзи UGS — напряжение затвор-исток

Uси UDS — напряжение исток-сток

Uзс UDG — напряжение сток-затвор

UЗИ пор Uпор UGS(th) VT — пороговое напряжение UЗИ отс Uотс UGS(off) — напряжение отсечки

Vox — падение напряжения на окисном слое VТ — пороговое напряжение

VSS — напряжение, приложенное к подложке μ — коэффициент усиления

Приложение Г

2. Работа выхода из металлов, эВ

4. Универсальные физические постоянные

Заряд электрона q = 1,6·10–19 Кл

Масса покоя электрона m0 = 9,1·10–31 кг = 9,1·10–28 г Постоянная Больцмана k = 1,38·10–23 Дж/К

Постоянная Планка h = 6,63·10–34 Дж·с; ћ = 1,05·10–34 Дж·с Диэлектрическая постоянная ε0 = 8,85·10–12 Ф/м = 8,85·10–14 Ф/см

5. Полезные соотношения

kT (при T = 300 К) = 0,0259 эВ. kT (при T = 77 К) = 0,0066 эВ.

Потенциал в вольтах (В) численно равен энергии в электронвольтах (эВ). 1 эВ = 1,6·10–19 Дж.

ln x = 2,3 lg x.