рефераты, курсовые


Загрузка...

Расчет основных формул по основам электроники

Категория: Коммуникации
Тип: Курсовая
Размер: 89.3кб.

Загрузка...

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 α, найти ширину запрещенной зоны полупроводника ∆Е, сравнить с исходным значением ∆Е. Найти погрешность δ(∆Е).

  1. 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

  1. 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


  1. 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


  1. 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 .

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

  1. 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)

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

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

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

График 5.

  1. 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.

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

  1. 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

φp

0,014588944

0,058355776

0,131300495

0,233423102

0,364723597

Xn*1E-7

-0,122951106

-0,245902211

-0,368853317

-0,491804423

-0,614755529

φn, в

-0,007294472

-0,029177888

-0,065650248

-0,116711551

-0,182361799

График 7.

  1. 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.

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

  1. Вычислить электропроводность и удельное сопротивление собственного полупроводника, полупроводника np-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.

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

  1. 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/см²

-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.

  1. 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/см²

7,50313E-09

2,78987E-08

8,33397E-08

2,34044E-07

3,88706E-07

6,437E-07

2,118519275

График 9.

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

Вывод:

Чем больше напряжение, тем выше коэффициент выпрямления


Похожие работы:
Расчет основных параметров склада
Расчёт основных метрологических величин
Расчет основных финансовых показателей
Расчет основных средств предприятия
Расчет основных проектных параметров ЖРД
Расчет основных величин теории надёжности
Конструирование и расчет основных несущих конструкций
Расчет основных налогов в деятельности предприятия
Расчет основных величин теории над жности

© Права на базу данных защищены
При копировании материала укажите ссылку