Наиболее просто определяется параметры ступенчатого p-n-перехода, так как в этом случае функция N(x) имеет вид:
(1.7.1)
а значение граничных условий концентрации примеси и известны:
Контактная разность потенциалов определяется из уравнений (1.6.2.б)
;
;
;
Подставляя (1.7.1), (1.6.3), (1.6.5), с учетом очевидного соотношения , получим:
(1.7.2)
Максимальная напряженность электрического поля определяется из (1.6.4).
Из (1.7.2) следует, что при условии Nэ>>NБ практически весь переход сосредоточен в области базы (1р0<<1n0 = 10).
Поскольку величина jк слабо логарифмически зависит от концентрации примеси в эмиттере, при Nэ>>NБ параметры перехода определяются практически только свойством базы:
(1.7.3)
ЧАСТЬ II. Расчет контактной разности потенциалов j k в p-n-переходе.
– контактная разность потенциалов, где:
– температурный потенциал,
– потенциал эмиттерной области,
– потенциал области базы, таким образом:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в ходе проведения курсового исследования было установлено, что наиболее широко распространены следующие типы p-n-переходов: точечные, сплавные, диффузионные и эпитаксиальные, рассмотрены особенности технологических процессов изготовления этих переходов. Опираясь на исходные данные, была рассчитана контактная разница потенциалов, которая составила 0,113 (В). В третьей главе курсового проекта был рассмотрен эффект Ганна и его использование, в диодах, работающих в генераторном режиме. Были приведены различные типы работы диода: доменный режим, режимы ОНОЗ. Приведены конструкции генераторов, а так же усилителя на диоде Ганна, приведены расчеты, описаны принципы работы.
Приложение.
Обозначения основных величин, принятые в работе.
Ec - энергия соответствующая дну запрещённой зоны
E F - фермиевская энергия
Ek - энергетическая ступень, образующаяся в p–n-переходе
Emax - максимальная напряжённость электрического поля
Ev - энергия соответствующая потолку валентной зоны
Fi - электрическая энергия
Fip (Fin) - электростатическая энергия в p (n)-области
j - плотность тока
jg0 - плотность тока термогенерации носителей заряда
jngp0 (jpgp0) - плотность дрейфового тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)
jngup0 (jpgup0) - плотность диффузионного тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)
jz0 - плотность тока рекомбинации носителей заряда
l0 - ширина р-n перехода.
ln0 (lp0) - ширина n (p) -области p-n-перехода
L s - дебаевская длина
N - результирующая концентрация примеси
n (p) - концентрация электронов (дырок) в полупроводнике
n0 (p0) - равновесная концентрация электронов (дырок) в полупроводнике
N a (N d) - концентрация акцепторной (донорной) примеси.
n i - собственная концентрация носителей заряда
n n (n p) - концентрация электронов в n (р) области
n no (n po) - равновесная концентрация электронов в n (р) области
NЭ (NБ) - абсолютная величина результирующей примеси в эмиттере (базе)
P(x) - распределение плотности объёмного заряда
p p (p n) - концентрация дырок в р (n) области
p po (p no) - равновесная концентрация дырок в р (n) области
pЭ (pБ) - плотность объёмного заряда
q, e - заряд электрона
T - температура окружающей среды
Vk - энергия контактного поля
Ε - напряженность электрического поля
ε - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника
ε0 - диэлектрическая постоянная воздуха
μ n (μ p) - подвижность электронов (дырок)
τε - время диэлектрической релаксации
φ - электрический потенциал
φ k - контактная разность потенциалов
φ T - температурный потенциал
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел. –М.: Мир, 1981;
2. Блейкмор Дж. Физика твердого тела. –М.: Мир, 1988;
3. Гранитов Г.И. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы. –М.: Сов. радио, 1977;
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное издание. –М.: Высшая школа, 1991;
5. Давыдов А.С. Квантовая механика. –М.: Физматгиз, 1963;
6. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 т. –М.: Наука, 1979. Т.3;
7. Фистуль В.И, Введение в физику полупроводников. –М.: Высшая школа, 1984;
8. Электроника. Энциклопедический словарь. –М.: Советская энциклопедия, 1991.
9. Березин и др. Электронные приборы СВЧ. –М. Высшая школа 1985.
[1] Антизапирающим называют приконтактный слой, обогащённый свободными носителями заряда.
[2] Отношение изменения концентрации носителей заряда к расстоянию на котором это изменение происходит называется градиентом концентрации: grad n = ∆n/∆x = dn/dx
[3] Диффузионным током называют ток, вызванный тепловым движением электронов.
[4] Ток, созданный зарядами, движущимися в полупроводнике из-за наличия электрического поля и градиента потенциала называется дрейфовым током.
[5] Отсутствие вырождения характеризует существенная концентрация носителей заряда собственной электропроводности.