Задание к работе в лаборатории
Исследование параметров p-n переходов
Цель работы Исследовать влияние температуры и концентрации примесей на толщину и контактную разность p-n перехода. Подготовка к работе
2.1 Изучить следующие вопросы курса: 2.1.1. Образование электронно-дырочного перехода. 2.1.2. P-n переход в состоянии термодинамического равновесия. 2.1.3. Характеристики и параметры электронно-дырочного перехода. 2.1.4. Влияние ширины запрещенной зоны, температуры и концентрации примесей на параметры р-n перехода
2.2. Ответить на следующие контрольные вопросы: 2.2.1 Объяснить процесс образование электронно-дырочного перехода. 2.2.2 Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется? 2.2.3 Чем определяется толщина p-n перехода? 2.2.4 Привести потенциальную диаграмму p-n перехода в состоянии равновесия. 2.2.5 Чем определяется потенциальный барьер в p-n переходе? 2.2.6 Как обеспечить прямое включение p-n перехода? 2.2.7 Как меняется толщина p-n перехода при прямом включении? Почему? 2.2.8 Как меняется потенциальный барьер в p-n переходе при прямом включении? Почему? 2.2.9 Привести потенциальную диаграмму p-n перехода при прямом включении внешнего источника. 2.2.10 Как обеспечить обратное включение p-n перехода? 2.2.11 Как меняется толщина p-n перехода при обратном включении? Почему? 2.2.12 Как меняется потенциальный барьер в p-n переходе при обратном включении? Почему? 2.2.13 Привести потенциальную диаграмму p-n перехода при обратном включении внешнего источника. 2.2.14 Как зависит толщина p-n перехода d от концентрации примесей? 2.2.15 Как зависит d от температуры? 2.2.16 Что такое симметричный и несимметричный переходы? 2.2.17 От чего зависит толщина p-n перехода в p (dp) и n (dn)областях перехода?
2.2.18 Что такое барьерная и диффузионная емкости диода? 2.2.19 От чего зависит барьерная ёмкость p-n перехода? 2.2.20 От чего зависит диффузионная ёмкость p-n перехода? 2.2.21 Привести зависимость барьерной ёмкости от концентрации примесей. 2.2.22 Привести зависимость барьерной ёмкости от напряжения, приложенного к p-n переходу. 2.2.23 Привести зависимость диффузионной ёмкости от напряжения, приложенного к p-n переходу.
Литература 1. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие -СПб.: Питер, 2003. 2. Игнатов А.Н. и др. Основы электроники: Учебное пособие Новосибирск, 2005. 3. Игнатов А.Н. и др. Классическая и наноэлектроника: Учебное пособие –М: Флинта, 2009. 4. Бобровский Ю. Л. И др. Под редакцией Федорова Н.Д. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. -М: Радио и связь, 1998.
Задание к работе в лаборатории
Работа выполняется на ПК в Microsoft Office Excel 2007. Файл «Исследование параметров p-n перехода».
Вариант задания задается преподавателем.
1 Исследование влияния концентрации примесей (NA∙NД) на контактную разность потенциалов p-n перехода UК для Ge, Si и GaAs при заданной температуре в соответствии с вариантом (таблица1). Таблица 1
UК рассчитывается по формуле:
(1)
где, В
Для получения зависимостей UК=f(NA∙NД): 1.1 Открыть лист UК=f(NANД). 1.2 Согласно заданному варианту выделить ячейки: буква (10-14), (например G10-G14) и скопировать их содержимое. 1.3 Выделить ячейки С17-С21 и вставить в них значения скопированных величин. Для этого в опции «вставить» выбрать «вставить значения».
1.4 Вычисленные значения UК появляются в выделенном в массиве ячеек (F÷M)(24÷27), графики зависимости UК=f(NANД) приводятся ниже. Скопировать в отчет полученные результаты. 1.5 Определить по вычисленным значениям в соответствии с вариантом задания или рассчитать по формуле (1), как нужно изменить концентрацию примеси, чтобы контактная разность потенциалов UК для заданного полупроводникового материала изменилась в m раз. 2 Определить зависимость контактной разности потенциалов от температуры UК=f (Т) для двух значений заданной концентрации примесей NA∙NД для Ge, Si и GaAs, для этого: 2.1 Открыть лист UK=f(T). 2.2 В соответствии с вариантом задания выбрать два значения концентрации примеси, для которых надо построить зависимость величины контактной разности потенциалов от температуры. 2.3 Согласно заданному варианту выделить ячейку с первой заданной концентрацией примеси, например С10, скопировать концентрацию примесей (для всех полупроводников одинаковая). Вставить значения скопированной величины в выделенную ячейку В18. 2.4 Вычисленные значения UК появятся в выделенном в массиве ячеек (C÷N)(20÷23), графики зависимости UК=f(NANД) приводятся ниже. 2.5 Результаты вычислений привести в отчете в виде таблиц. 2.6 Найти экспериментально такую концентрацию примеси для заданного полупроводника, при которой температура не влияет на контактную разность потенциалов. 3 Определить зависимость толщины p-n перехода от концентрации примесей d=f(NANД) для Ge, Si и GaAs притемпературе 300К, для этого: 3.1 Открыть лист UК =f(NA∙NД) и скопировать UK в ячейках F25-M25, F26-M26, F27-M27. 3.2 Открыть лист d=f(N) и вставить значения в ячейки D25-K25, D26-K26, D27-K27. В ячейках D29-K29, D30-K30 и D31-K31 появятся рассчитанные значения толщины перехода d для различной концентрации примеси и различных полупроводников. Ниже в соответствии с таблицей появятся графики. 3.3 Рассчитать на сколько меняется d для заданного полупроводника при изменении концентрации в 10 раз для минимального и максимального значений концентраций примесей. Результаты расчетов представить по форме таблицы 6. Таблица 6.
3.4 Учитывая связь барьерной емкости p-n перехода с его толщиной
Оценить для заданного материала во сколько раз измененится барьерная емкость при изменении концентрации от Nmin до Nmax.
4 Определить зависимость толщины p-n перехода от приложенного обратного напряжения d=f(U) для Ge, Si и GaAs, для этого: 4.1 Открыть лист UK=f(T) и скопировать UK для заданного варианта в ячейках С21-N21, С22-N22, С23-N23. 4.2 Открыть лист d=f(U) и вставить значения в ячейки D17-19, а в ячейки D20-21 вставить значения концентрации изячеек С11-N11 и C12-N12. В ячейках С24-N24, C29-N29 появятся значения толщины перехода d в мкм для различных полупроводников в зависимости от обратного напряжения. Ниже в соответствии с таблицей приводятся графики. 4.3 Рассчитать, на сколько меняется d для заданного полупроводника при изменении напряжения от 0 до1 В и от 9 до 10 В. Результаты расчетов записать в таблицу 5. Таблица 5.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|