- •Содержание
- •3Физические основы работы полупроводниковых приборов
- •3.1.Введение, основные термины и определения
- •4.1.Зонная структура полупроводников
- •5.1.Структура связей атомов и электронов полупроводника
- •6.1.Концентрация подвижных носителей заряда в собственном полупроводнике
- •7.1.Примесные полупроводники
- •3.7.1Концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках
- •8.1.Электропроводность полупроводников
- •10.1.Вольтамперная характеристика p-n перехода
- •11.1.Пробой p-n перехода
- •12.1.Емкость p-n перехода
- •13.1.Свойство переходов металл-полупроводник
- •4Полупроводниковые диоды
- •3.1.Особенности и свойства полупроводниковых диодов, вольтамперная характеристика диода
- •4.1.Разновидности диодов, система параметров
- •4.4.1Универсальные диоды
- •4.4.2Силовые диоды
- •4.4.3Импульсные диоды
- •4.4.4Стабилитроны
- •4.4.5Варикапы
- •5.1.Система обозначений диодов
- •5Биполярные транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики транзисторов
- •4.1.Эквивалентная схема транзистора
- •5.1.Система обозначений и классификация транзисторов
- •6.1.Составные транзисторы
- •6Полевые транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики полевого транзистора с p-n переходом
- •4.1.Моп (мдп) – транзисторы
- •5.1.Система обозначений полевых транзисторов
- •7Переключающие приборы
- •3.1.Динисторы
- •4.1.Вольтамперная характеристика динистора
- •5.1.Тринисторы (тиристоры)
- •6.1.Вольтамперная характеристика тринистора
- •7.1.Симисторы
- •8.1.Запираемые тиристоры
- •9.1.Параметры и система обозначений тиристоров
- •8Оптоэлектронные приборы
- •3.1.Светодиоды
- •4.1.Характеристики светодиодов
- •5.1.Система обозначений светодиодов
- •6.1.Фоточувствительные приборы
- •7.1.Вольтамперная характеристика фотодиода
- •8.1.Параметры фотодиодов
- •9.1.Фототранзисторы
- •10.1.Фототиристоры
- •11.1.Фоторезисторы
- •12.1.Оптроны
- •9Вопросы для самопроверки
- •10Контрольная работа.
- •3.1.Методические указания к выполнению контрольной работы.
- •4.1.Оформление отчета по контрольной работе.
- •5.1.Задание.
- •11Пример выполнения контрольной работы
- •Ширина запрещенной зоны:
- •Эффективные плотности состояний:
- •Положение уровня Ферми:
- •Подвижности носителей заряда:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Положение уровня Ферми:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Контактная разность потенциалов
- •Ширина обедненных областей и ширина области пространственного заряда
- •Величина заряда на единицу площади
- •Величина барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении
- •1Глоссарий
- •Литература.
- •Электроника
10Контрольная работа.
3.1.Методические указания к выполнению контрольной работы.
Перед выполнением контрольной работы необходимо ознакомиться с разделом 1 материалов курса.
4.1.Оформление отчета по контрольной работе.
Отчет по контрольной работе оформляется в ученической тетради объемом 12 листов, либо на стандартных листах формата А4. Он может быть выполнен как в рукописном виде, так и с использованием компьютера. Отчет должен содержать титульный лист, на котором располагаются: название факультета, кафедры, специальности, предмета, номер варианта задания по контрольной работе, фамилия, имя, отчество студента номер группы, номер зачетной книжки, фамилия, инициалы преподавателя, год обучения. На первой странице отчета помещается развернутое описание задания, далее приводятся все необходимые выкладки для решения поставленной задачи и принципиальные схемы разработанных устройств.
Все студенты должны выполнить одинаковое задание, состоящее из нескольких задач, исходные данные для расчетов, то есть номер варианта задания определяется в соответствии с последними двумя цифрами (шифром) зачетной книжки.
Шифр |
Номер варианта |
Шифр |
Номер варианта |
Шифр |
Номер варианта |
01,31,61,91 |
1 |
11,41,71 |
11 |
21,51,81 |
21 |
02,32,62,92 |
2 |
12,42,72 |
12 |
22,52,82 |
22 |
03,33,63,93 |
3 |
13,43,73 |
13 |
23,53,83 |
23 |
04,34,64,94 |
4 |
14,44,74 |
14 |
24,54,84 |
24 |
05,35,65,95 |
5 |
15,45,75 |
15 |
25,55,85 |
25 |
06,36,66,96 |
6 |
16,46,76 |
16 |
26,56,86 |
26 |
07,37,67,97 |
7 |
17,47,77 |
17 |
27,57,87 |
27 |
08,38,68,98 |
8 |
18,48,78 |
18 |
28,58,88 |
28 |
09,39,69,99 |
9 |
19,49,79 |
19 |
29,59,89 |
29 |
10,40,70,00 |
10 |
20,50,80 |
20 |
30,60,90 |
30 |
5.1.Задание.
Для собственного полупроводника, имеющего определенную температуру определить ширину запрещенной зоны; концентрацию носителей заряда; эффективные плотности состояний; положение уровня Ферми; подвижности носителей заряда; удельное электрическое сопротивление; отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току.
Для полупроводника p-типа с концентрацией акцепторных примесей Na определить концентрацию основных и неосновных носителей заряда; положение уровня Ферми; удельное электрическое сопротивление; отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току.
Для полупроводника n-типа с концентрацией донорных примесей Nd определить концентрацию основных и неосновных носителей заряда; положение уровня Ферми; удельное электрическое сопротивление; отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току.
Считая, что из полупроводников p- и n-типа изготовлен p-n-переход, определить контактную разность потенциалов; ширину обедненных областей и ширину области пространственного заряда; величину заряда на единицу площади; величину барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении . Построить вольт-фарадную характеристику перехода.
Данные для расчета приведены в таблице 1. Параметры полупроводников, необходимые для расчета, сведены в таблицу 2.
При выполнении контрольной работы целесообразно пользоваться книгами из списка основной рекомендованной литературы.
Значения физических постоянных:
Заряд электрона
Масса электрона
Постоянная Больцмана
Постоянная Планка
Диэлектрическая постоянная
Таблица 1.
Исходные данные для расчетного задания.
Вар-т |
Материал п/п |
Температура T, K |
Концентрация примесей |
Площадь перехода S, |
|
|
|
||||
1 |
Si |
150 |
1∙1019 |
30∙1020 |
1 |
2 |
Ge |
160 |
2∙1020 |
29∙1021 |
2 |
3 |
GaAs |
170 |
3∙1019 |
28∙1020 |
3 |
4 |
Si |
180 |
4∙1020 |
27∙1021 |
4 |
5 |
Ge |
190 |
5∙1019 |
26∙1020 |
5 |
6 |
GaAs |
200 |
6∙1020 |
25∙1021 |
6 |
7 |
Si |
210 |
7∙1019 |
24∙1020 |
7 |
8 |
Ge |
220 |
8∙1020 |
23∙1021 |
8 |
9 |
GaAs |
230 |
9∙1019 |
22∙1020 |
9 |
10 |
Si |
240 |
10∙1020 |
21∙1021 |
10 |
11 |
Ge |
250 |
11∙1021 |
20∙1020 |
1 |
12 |
GaAs |
260 |
12∙1020 |
19∙1021 |
2 |
13 |
Si |
270 |
13∙1021 |
18∙1020 |
3 |
14 |
Ge |
280 |
14∙1020 |
17∙1021 |
4 |
15 |
GaAs |
290 |
15∙1021 |
16∙1020 |
5 |
16 |
Si |
300 |
16∙1020 |
15∙1021 |
6 |
17 |
Ge |
310 |
17∙1021 |
14∙1020 |
7 |
18 |
GaAs |
320 |
18∙1020 |
13∙1021 |
8 |
19 |
Si |
330 |
19∙1021 |
12∙1020 |
9 |
20 |
Ge |
340 |
20∙1020 |
11∙1021 |
10 |
21 |
GaAs |
350 |
21∙1021 |
10∙1020 |
1 |
22 |
Si |
360 |
22∙1020 |
9∙1021 |
2 |
23 |
Ge |
370 |
23∙1021 |
8∙1019 |
3 |
24 |
GaAs |
380 |
24∙1020 |
7∙1021 |
4 |
25 |
Si |
390 |
25∙1021 |
6∙1019 |
5 |
26 |
Ge |
400 |
26∙1020 |
5∙1021 |
6 |
27 |
GaAs |
410 |
27∙1021 |
4∙1019 |
7 |
28 |
Si |
420 |
28∙1020 |
3∙1021 |
8 |
29 |
Ge |
430 |
29∙1021 |
2∙1019 |
9 |
30 |
GaAs |
440 |
30∙1020 |
1∙1021 |
10 |
Таблица 2.
Основные параметры
полупроводниковых материалов.
Материал полупроводника |
Si |
Ge |
GaAs |
|
Ширина запрещенной зоны при |
|
1.17 |
0.744 |
1.519 |
Параметры для определения ширины запрещенной зоны |
|
4.73∙10-4 |
|
|
|
636 |
235 |
204 |
|
Параметры для определения подвижности носителей |
|
2.42 |
1.66 |
1.0 |
|
2.2 |
2.33 |
2.1 |
|
Подвижности носителей заряда при |
|
0.15 |
0.39 |
0.85 |
|
0.06 |
0.19 |
0.04 |
|
Эффективные массы носителей заряда |
|
1.08 |
0.56 |
0.068 |
|
0.56 |
0.35 |
0.45 |
|
Диэлектрическая проницаемость |
|
11.8 |
16.0 |
13.2 |
Время жизни носителей заряда |
|
|
|
|