Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

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

№ вар            
Т, К            
материал Si Ge GaAs Si Ge GaAs
m 1,5   2,5   3,5  
№ вар            
Т, К            
материал Si Ge GaAs Si Ge GaAs
m 1,5   2,5   3,5  

 

 

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.

  материал Ge Si GaAs
Nmin Δd      
Nmax Δd      

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.

  Пп Ge Si GaAs
0-1 В Δd      
9-10 в Δd      

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...