Расчет основных формул по основам электроники

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет основных формул по основам электроники

по дисциплине

« ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ»

Вариант 28

Чита

2009

Исходные данные

Физические и математические постоянные:

1. Постоянная Планка

2. Элементарный заряд

3. Масса покоя электрона

4. Постоянная Больцмана

5. Число пи

6. Число е

7. Электрическая постоянная

1. Рассчитать температурную зависимость концентрации равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике

Исходные формулы:

а) Получение расчетной формулы

Пример:

б) Результаты расчетов представил в таблице 1.

Таблица 1.

Концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.

в) Построил график 1 зависимости равновесной конфигурации носителей тока от температуры в координатах .

График 1

г) Проверить правильность построения графика, выполнив обратную задачу: используя значение tg α, найти ширину запрещенной зоны полупроводника ∆Е, сравнить с исходным значением ∆Е. Найти погрешность δ(∆Е).

2. Рассчитать температурную зависимость уровня Ферми в собственном полупроводнике

Расчетная формула:

а) результаты расчетов представил в таблице 2

Зависимость Ef(T) в собственном полупроводнике

Таблица 2

б) Построил график 2 «Зависимость Ef(T) в собственном полупроводнике

График 2

3. Рассчитать температуры ионизации донорной примеси Тs и ионизации основного вещества Тi в полупроводнике n тока методом последовательных приближений. В качестве начальных температур использовать значения Ti =400 К ,Ts=50 К

Расчетные формулы:

Таблица 3.

Таблица 4.

4. Рассчитать температуру ионизации Тs и Тi в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближений

Расчетные формулы:

Таблица 5.

Таблица 6.

5. Рассчитать температурную зависимость положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике

а) для низкотемпературной области использовать формулу:

Таблица 7.

График 3 Зависимость Ef(T) для полупроводника n-типа в области низких температур.

б) для низкотемпературной области найти положение максимума зависимости Ef(T), т.е. вычислить и

в) для области средних температур использовать формулу:

Таблица 8.

г) в области высоких температур использовать формулу:

Таблица 9.

д) построить график 4 «Температурная зависимость Ef для донорной примеси по полученным точкам ».

График 4.

6. Рассчитать критическую концентрацию вырождения донорной примеси

. В и

7.Рассчитать равновесную концентрацию основных и неосновных носителей тока в p-n и n – областях p-n перехода при температуре Т=300К. Полагая , что примесь полностью ионизирована, считать и равным концентрации соответствующей примеси

Концентрация неосновных носителей найти из закона действующих масс в и перевести в .

8. Найти высоту потенциального барьера равновесного p-n-перехода и контактную разность потенциалов

9. Найти положение уровней Ферми в p-n-перехода и n-областях относительно потолка зоны проводимости и дна валентной зоны соответственно .(Т=300К)

а)

б)

в) определить высоту потенциального барьера p-n-перехода (проверка правильности п.8)

10. Найти толщину p-n-перехода в равновесном состоянии (Т=300К)

11. Определить толщину пространственного заряда в p-n-областях

12. Построить в масштабе график 5 «Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии»

График 5.

13. Найти максимальную напряженность электрического поля в равновесном p-n-переходе. Построить график 6 «Зависимость напряженности электростатического поля от расстояния в p-n-переходе»

График 6.

14. Найти падение потенциала в p-n-областях пространственного заряда p-n-перехода

15. Построить график 6 «Зависимость потенциала в p-n-областях от расстояния»

Задать 5 значений Хр через равные интервалы и вычислить 5 значений .

Задать 5 значений Хn через равные интервалы и вычислить 5 значений .

Таблица 9.

График 7.

16. Вычислить барьерную емкость p-n-перехода расчете на S=1 см² для трех случаев

а) равновесное состояние p-n-перехода

б) при обратном смещении V=1 В

в) при прямом смещении V=0.8 Vk

Вывод: При обратном смещении барьерная емкость уменьшается . при прямом смещении барьерная емкость увеличивается.

17. Вычислить коэффициент диффузии для электронов и дырок ( в см²/с) и диффузионную длину для электронов и дырок (в см) при Т=300 К

18. Вычислить электропроводность и удельное сопротивление собственного полупроводника, полупроводника n-и p-типа при Т=300 К

Выводы: а) проводимостью неосновных носителей в легированных полупроводника можно пренебречь по сравнению с прводимостью, обусловленной основными носителями.

б) легированный п/п обладает большей электропроводностью.

В 10 раз.

19. Определить величину плотности обратного тока p-n-перехода при Т=300 К вА/см²

20. Построить обратную ветвь ВАХ p-n-перехода, Т=300 К

Результаты расчетов привести в таблице 10.

По данным таблицы 10 построить график 7 «Обратная ветвь ВАХ p-n-перехода».

Обратная ветвь ВАХ p-n-перехода, Т=300 К.

Обратная ветвь ВАХ p-n-перехода

Таблица 10.

График 8.

21. Построить прямую ветвь ВАХ p-n-перехода, Т=300 К

Результаты расчетов привести в таблице 11.

Прямая ветвь ВАХ p-n-перехода, Т=300 К.

Таблица 11.

График 9.

22. Вычислить отношение jпр/jобр при и при . Сформулировать вывод

Вывод:

Чем больше напряжение, тем выше коэффициент выпрямления