Расчет основных формул по основам электроники

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Построить в масштабе график 5 «Энергетическая диаграмма p-n-перехода в равновесном состоянии». Построить график 4 «Температурная зависимость Ef для донорной примеси по полученным точкам «. Рассчитать температурную зависимость положения уровня Ферми Ef (T) в донорном полупроводнике. Для низкотемпературной области найти положение максимума зависимости Ef (T), т. е. вычислить и. Концентрация… Читать ещё >

Расчет основных формул по основам электроники (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

КУРСОВАЯ РАБОТА Расчет основных формул по основам электроники по дисциплине

" ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ"

Вариант 28

Чита

Исходные данные



0,78	0,04	0,035	0,2	0,6	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	T³/2	1/T	KT	n0	lnn0
	649,5 190 528	0,13 333 333	0,6 463	0,3 973 436	— 5,528 124 115
		0,01	0,8 617	21 789,62053	9,989 189 013
	1314,534 138	0,8 333 333	0,10 341	54 057 905,69	17,80 556 636
	1837,117 307	0,6 666 667	0,12 926	1,42581E+11	25,68 317 669
	2828,427 125	0,005	0,17 235	4,14293E+14	33,65 759 481
	5196,152 423	0,3 333 333	0,25 852	1,43642E+18	41,80 868 748
		0,0025	0,3 447	9,60747E+19	46,116 581
	11 180,33989	0,002	0,43 087	1,2904E+21	48,60 924 193

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%
	0,8 617 375	0,397 100 366	101,8 206 066
	0,1 723 475	0,404 200 731	103,6 412 132
	0,25 852 126	0,411 301 097	105,4 618 198
	0,34 469 501	0,418 401 463	107,2 824 264
	0,43 086 876	0,425 501 829	109,103 033

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.
Ti, K		986,672 473	761,51 462	814,6 480 626	800,77 865	803,9 251 818
Nc*10E+25,	0,345 561 057	1,337 502 517	0,907 720 567	1,4 361 024	0,977 536 968	0,984 596 428
Nv*10E+25	1,795 587 925	6,949 866 942	4,716 654 422	5,218 812 967	5,79 431 084	5,116 113 117



803,1 185 939	803,1 134 442
0,983 115 014
5,108 415 461

Таблица 4.


N приближ
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



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.
Ti, K		856,68	704,36	738,10	729,75	731,76	731,27	731,39	731,36
Nc*10E+25,	0,3455	1,83 100	0,8074	0,8661	0,8515	0,8550	0,8541	0,8544
Nv*10E+25	1,7955	5,627 955	4,1958	4,5008	4,4246	4,4429	4,4385	4,4396

Таблица 6.


N приближ
Ts, K		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						153,5
KT, эВ	0,430 869	0,861 738	0,4 308 688	0,5 170 425	0,68 939	0,13 227 671
Nc, м-3	4,82936E+21	1,36595E+22	1,52718E+23	2,00753E+23	3,09079E+23	8,21481E+23
Ef, эВ	— 0,1 954 453	— 0,1 953 705	— 0,2 288 620	— 0,2 417 045	— 0,2 704 804	— 0,3 998 852

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
KT, эВ	0,861 737	0,12 926 063	0,1 723 475	0,21 543 438	0,2 585 212	0,3 016 081	0,34 469 501
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	— 0,1 453 136	— 0,2 965 864	— 0,4 698 205	— 0,6 593 848	— 0,861 962	— 0,10 753 629	— 0,12 980 275


							803,1
0,38 778 188	0,43 086 876	0,47 395 564	0,517 042	0,56 013	0,60 322	0,6 463	0,6 920 614
4,12338E+24	4,82936E+24	5,57159E+24	6,348E+24	7,16E+24	8E+24	8,87E+24	9,83081E+24
— 0,15 287 922	— 0,17 667 528	— 0,20 111 873	— 0,2 261 505	— 0,25 172	— 0,27 779	— 0,30 432	— 0,332 968 031

г) в области высоких температур использовать формулу:

Таблица 9.


T, К
KT, эВ	0,34 469 501	0,38 778 188	0,43 086 876	0,47 395 564
Ef, эВ	— 0,361 598 537	— 0,358 048 354	— 0,354 498 171	— 0,350 947 989

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.



Xp*1E-7	0,245 902 211	0,491 804 423	0,737 706 634	0,983 608 846	1,229 511 057
цp	0,14 588 944	0,58 355 776	0,131 300 495	0,233 423 102	0,364 723 597
Xn*1E-7	— 0,122 951 106	— 0,245 902 211	— 0,368 853 317	— 0,491 804 423	— 0,614 755 529
цn, в	— 0,7 294 472	— 0,29 177 888	— 0,65 650 248	— 0,116 711 551	— 0,182 361 799

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
qV	4,14195E-22	1,24259E-21	2,07098E-21	4,14195E-21	6,21293E-21	8,2839E-21
V	— 0,2 585 213	— 0,7 755 638	— 0,12 926 063	— 0,25 852 126	— 0,38 778 188	— 0,51 704 251
j*10, А/смІ	— 4,15542E-07	— 1,13176E-06	— 1,71814E-06	— 2,76025E-06	— 3,39232E-06	— 3,77569E-06



1,24259E-20	1,65678E-20	2,07098E-20	2,48517E-20	8,2839E-20
— 0,77 556 377	— 0,103 408 502	— 0,129 260 628	— 0,155 112 753	— 0,51 704 251
— 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
qV	4,14195E-21	8,2839E-21	1,24259E-20	1,65678E-20	1,86388E-20	2,07098E-20	8,2839E-20
V	0,25 852 126	0,51 704 251	0,77 556 377	0,103 408 502	0,116 334 565	0,129 260 628	0,517 042 511
j, А/смІ	7,50313E-09	2,78987E-08	8,33397E-08	2,34044E-07	3,88706E-07	6,437E-07	2,118 519 275

График 9.

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

Вывод:

Чем больше напряжение, тем выше коэффициент выпрямления

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой