скачать рефераты

скачать рефераты
Рус Укр Eng
 
 
скачать рефераты скачать рефераты

Меню

Расчет основных формул по основам электроники скачать рефераты

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

0,78

0,04

0,035

0,2

0,6

15

1500

700

250

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.

T

T^3/2

1/T

KT

n0

lnn0

75

649,5190528

0,013333333

0,006463

0,003973436

-5,528124115

100

1000

0,01

0,008617

21789,62053

9,989189013

120

1314,534138

0,008333333

0,010341

54057905,69

17,80556636

150

1837,117307

0,006666667

0,012926

1,42581E+11

25,68317669

200

2828,427125

0,005

0,017235

4,14293E+14

33,65759481

300

5196,152423

0,003333333

0,025852

1,43642E+18

41,80868748

400

8000

0,0025

0,03447

9,60747E+19

46,0116581

500

11180,33989

0,002

0,043087

1,2904E+21

48,60924193

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 б, найти ширину запрещенной зоны полупроводника ?Е, сравнить с исходным значением ?Е. Найти погрешность д(?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

T,K

KT,эВ

Ef,эВ

Ef/Ef0*100%

100

0,008617375

0,397100366

101,8206066

200

0,01723475

0,404200731

103,6412132

300

0,025852126

0,411301097

105,4618198

400

0,034469501

0,418401463

107,2824264

500

0,043086876

0,425501829

109,103033

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.

N приближ.

1

2

3

4

5

6

Ti, K

400

986,0672473

761,51462

814,6480626

800,077865

803,9251818

Nc*10E+25,

0,345561057

1,337502517

0,907720567

1,004361024

0,977536968

0,984596428

Nv*10E+25

1,795587925

6,949866942

4,716654422

5,218812967

5,079431084

5,116113117

10

11

803,1185939

803,1134442

0,983115014

5,108415461

Таблица 4.

N приближ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ts,K

50,000

346,476

109,388

184,635

140,692

160,530

150,249

155,238

152,735

Nc*10E+23

1,527

27,858

4,942

10,837

7,208

8,786

7,955

8,355

8,153

10

11

12

13

153,970

153,355

153,660

153,509

8,253

8,203

8,228

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

Расчетные формулы:

Таблица 5.

N приближ.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ti, K

400

856,68

704,36

738,10

729,75

731,76

731,27

731,39

731,36

Nc*10E+25,

0,3455

1,083100

0,8074

0,8661

0,8515

0,8550

0,8541

0,8544

Nv*10E+25

1,7955

5,627955

4,1958

4,5008

4,4246

4,4429

4,4385

4,4396

Таблица 6.

N приближ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ts,K

50

110,34

83,43

91,29

88,60

89,48

89,19

89,28

89,25

Nv*10E+23

7,9354

26,0163

17,104

19,579

18,719

18,998

18,9

18,93

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

а) для низкотемпературной области использовать формулу:

Таблица 7.

T,K

5

10

50

60

80

153,5

KT,эВ

0,000430869

0,000861738

0,004308688

0,005170425

0,0068939

0,013227671

Nc,м-3

4,82936E+21

1,36595E+22

1,52718E+23

2,00753E+23

3,09079E+23

8,21481E+23

Ef,эВ

-0,01954453

-0,01953705

-0,02288620

-0,02417045

-0,02704804

-0,03998852

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.

T,K

100

150

200

250

300

350

400

KT,эВ

0,00861737

0,012926063

0,01723475

0,021543438

0,02585212

0,03016081

0,034469501

Nc,м-3

4,3195E+23

7,93545E+23

1,22174E+24

1,70744E+24

2,2444E+24

2,8283E+24

3,4556E+24

Ef,эВ

-0,01453136

-0,02965864

-0,04698205

-0,06593848

-0,0861962

-0,10753629

-0,12980275

450

500

550

600

650

700

750

803,1

0,038778188

0,043086876

0,047395564

0,0517042

0,056013

0,060322

0,06463

0,06920614

4,12338E+24

4,82936E+24

5,57159E+24

6,348E+24

7,16E+24

8E+24

8,87E+24

9,83081E+24

-0,15287922

-0,17667528

-0,20111873

-0,2261505

-0,25172

-0,27779

-0,30432

-0,332968031

г) в области высоких температур использовать формулу:

Таблица 9.

T,К

400

450

500

550

KT,эВ

0,034469501

0,038778188

0,043086876

0,047395564

Ef,эВ

-0,361598537

-0,358048354

-0,354498171

-0,350947989

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.

 

1

2

3

4

5

Xp*1E-7

0,245902211

0,491804423

0,737706634

0,983608846

1,229511057

цp

0,014588944

0,058355776

0,131300495

0,233423102

0,364723597

Xn*1E-7

-0,122951106

-0,245902211

-0,368853317

-0,491804423

-0,614755529

цn, в

-0,007294472

-0,029177888

-0,065650248

-0,116711551

-0,182361799

График 7.

16. Вычислить барьерную емкость p-n-перехода расчете на S=1 смІ 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 смІ/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/смІ

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.

N

1

2

3

4

5

6

qV

4,14195E-22

1,24259E-21

2,07098E-21

4,14195E-21

6,21293E-21

8,2839E-21

V

-0,002585213

-0,007755638

-0,012926063

-0,025852126

-0,038778188

-0,051704251

j*10, А/смІ

-4,15542E-07

-1,13176E-06

-1,71814E-06

-2,76025E-06

-3,39232E-06

-3,77569E-06

7

8

9

10

11

1,24259E-20

1,65678E-20

2,07098E-20

2,48517E-20

8,2839E-20

-0,077556377

-0,103408502

-0,129260628

-0,155112753

-0,51704251

-4,14925E-06

-4,28667E-06

-4,33723E-06

-4,35583E-06

-4,3667E-06

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.

N

1

2

3

4

5

6

7

qV

4,14195E-21

8,2839E-21

1,24259E-20

1,65678E-20

1,86388E-20

2,07098E-20

8,2839E-20

V

0,025852126

0,051704251

0,077556377

0,103408502

0,116334565

0,129260628

0,517042511

j , А/смІ

7,50313E-09

2,78987E-08

8,33397E-08

2,34044E-07

3,88706E-07

6,437E-07

2,118519275

График 9.

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

Вывод:

Чем больше напряжение, тем выше коэффициент выпрямления