Концентрации основных и неосновных носителей. Изменение высоты потенциального барьера и толщины переходной области

Министерство образования РФ

Владимирский Государственный Университет

КТРЭС

Лабораторная работа №6

Выполнил:

ст.гр. РЭ-100

Проверил:

Владимир 2002

Задача: в p-n переходе существует переходный слой, который образуется, когда концентрации основных и неосновных носителей были соответственно равны  и . Затем сформирован второй переход из образцов, у которых   в два раза больше чем у данного, а  в два раза меньше. Определить изменение высоты потенциального барьера и толщины переходной области по отношению к исходным.

Решение:

На рисунке W1, W2 – энергии дна зоны проводимости и потолка валентной зоны в p- и  n-областях,  - уровень Ферми, l– толщина переходной области, - высота потенциального барьера.

Таким образом высоту потенциального барьера можно определить, как , где , .

, т.к. можно записать , то высота потенциального барьера будет определяться, как .

Теперь можно определить изменение высоты потенциального барьера, сначала концентрации были  и , а затем  и , подставляя эти данные в последнюю формулу, получаем:

Таким образом если материал остается не изменным, то при данных изменениях концентраций высота потенциального барьера не изменится.

Толщина переходной области определяется формулой:

,

Как видно выше высота потенциального барьера не меняется, следовательно в данном случае толщина переходного слоя будет меняться только за счет изменения концентрации и значения уровня Ферми. Так как уровень Ферми это уровень вероятность заполнения которого равна 50%, то  при увеличении концентрации электронов в p-области этот уровень увеличится. Изменение уровня Ферми за счет изменения концентрации можно оценить из формулы    , где - потенциал середины запрещенной зоны в p-области. , при увеличении  в два раза,  увеличится на величину , таким образом можно приближенно оценить изменение толщины переходного слоя 1.402, таким образом толщина переходного слоя уменьшится в 1.4 раза.