Расчет параметров идеального p-n перехода

Лабораторная работа №2 по курсу «Физические основы микроэлектроники» (8 часов)

Тема: «Расчет параметров идеального p-n перехода»

Целью работы является расчет основных параметров идеального полупроводникового p-n перехода на его основе в диапазоне температур 200-400К. Работа выполняется с использованием программы MathCAD-7 или выше.

Параметры для расчета

1.  Физические параметры идеального диода

1.1.  Контактная разность потенциалов (U₀) и ее температурная зависимость (U₀(T));

1.2.  Высота потенциального барьера (P(T)) в состоянии термодинамического равновесия при Т=300К;

1.3.  Ширина области пространственного заряда (W) и ее границы (|x_n|, |x_p|), W(T);

1.4.  Интегральная барьерная емкость p-n перехода (С_б), ее температурная зависимость;

1.5.  Вольтамперная характеристика, температурная зависимость I(U,T);

1.6.  Ток насыщения, температурная зависимость I₀(T);

1.7.  Определить отношение электронной составляющей тока насыщения к дырочной при Т=300 К.

1.8.  Максимальная напряженность встроенного электрического поля перехода в состоянии термодинамического равновесия

1.9.  Коэффициент инжекции p-n перехода γ (γ_p для p⁺n перехода и γ_n для n⁺p перехода;

1.10.  Определить доминирующую составляющую тока насыщения (электронная или дырочная);

1.11.  Сравнить характеристики p-n перехода для двух вариантов структур (p⁺n и n⁺p);

1.12.  Определить напряжение, при котором наблюдается высокий уровень инжекции неосновных носителей заряда. (Т=300 К).

1.13.  Построить распределение напряженности электрического поля в ОПЗ (e(x)).

1.14.  Построить распределение электрического потенциала в ОПЗ (y(х)).

Основные формулы

Требования к работе

1.  Использовать общепринятые размерности физических величин в тексте и на графиках, например m [см²/(В×с)] или [м²/(В×с)]. Не допускается использование произвольных размерностей, например, Кулон/сек вместо Ампер.

2.  Графики должны иметь общепринятый масштаб (линейный или логарифмический), например 0, 50, 100, 150 , а не 43.5 , 60.5 , 77.5 и т.д.; название, обозначение трасс и размерностей величин на осях.

3.  На аппроксимационные, экспериментальные зависимости и формулы  должны быть литературные ссылки (номер из списка литературы в косых скобках). Аппроксимационные зависимости получить, например, с помощью функций сглаживания:

·  expfit Y=a×exp(bx)+c

·  logfit Y=a×ln(x+b)+c

·  pwrfit Y=a×x^b+c и т.д. (из Ресурсного центра программы MathCAD (Resourse Center­Overview and Tutorials­Analizing Your Data­Specialized Fitting Function))

4.  Список литературы с использованием библиографических правил обязателен.

5.  Все рассчитанные величины должны сравниваться с литературными или Internet - источниками. Допускается расхождение до 10%.

Таблица 1

Физические параметры полупроводников (из базы данных ФТИ им. Иоффе (Санкт-Петербург) http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/)