Последовательность выполнения работы. 1. Рассчитать и построить вах идеального полупроводникового диода при т=(300+ n варианта)

 

1. Рассчитать и построить ВАХ идеального полупроводникового диода при Т=(300+ N варианта) К, если обратный ток насыщения I_S= (10+ N варианта) мкА. Расчет провести в интервале напряжений от 0 до -50В (через 5В) и от 0 до 0,2 В (через 0,05В) и оформить в виде таблицы значений I (U).

 

2. Определить:

– какое необходимо приложить напряжение к переходу, чтобы получить прямой ток, равный обратному току насыщения I_S. Отметить на графике полученную точку (точка 1: I₁= I_S);

– какое необходимо прямое напряжение для получения тока, в 100 раз большего обратного тока насыщения I₀. Отметить на графике полученную точку (точка 2: I₂= 100I_S).

– сопротивление диода постоянному току R₀ и его дифференциальное сопротивление r_диф при прямом токе 500 мкА;     1 мА и 1,5 мА и при обратном напряжении 5 В и 50 В;

– мощности, рассеиваемые диодом при прохождении прямого тока 0,5 мА и обратного тока при напряжении -25 В.

 

3. На этом же графике построить ВАХ диода, предположив, что диод имеет омическое сопротивление базы, равное 25 Ом. Привести таблицу I(U) для тех же значений U, что и в п.1.

 

4. Определить, во сколько раз увеличивается обратный ток насыщения сплавного p - n -перехода диода, если температура увеличивается от (20+N варианта) до 80°С: а) для германиевого диода; б) для кремниевого диода. На одном графике построить ВАХ диодов при начальной температуре. Привести таблицу значений I(U):

Обратное смещение

Прямое смещение

U

I (Ge)

I (Si)

5. Резкий кремниевый p - n -переход состоит из области p-типа с концетрацией акцепторной примеси N_А = 3×10²³ м^-3 и n-области с концетрацией донорной примеси N_Д = 3×10²² м^-3. Площадь перехода П=1 мм². Обратное напряжение U_обр=10В. Определить следующие характеристики p - n -перехода:

– ширину обедненной области W, W_n, W_p;

– барьерную емкость С_б;

– максимальную напряженность электрического поля E_max;

– напряжение на p-n-переходе, при котором произойдет электрический пробой, если для наступления пробоя требуется напряженность электрического поля Е=5×10⁷ В/м.

Построить зависимости: Е(х) и y(х).

 

6. Пользуясь справочником, выбрать диод, пригодный для выпрямления переменного синусоидального напряжения с амплитудой U_m= (300+10* N варианта) В и рассчитанный на выпрямленный ток 250 мА. Представить ВАХ выбранного диода.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. В чем заключается эффект поля?

2. Образование и зонная диаграмма p - n -перехода. Металлургический и физический p - n -переход.

3. Распределение свободных носителей в p - n -переходе.

4. Поле и потенциал в p - n -переходе. Симметричный и несимметричный переход.

5. ВАХ p - n -перехода.

6. Барьерная и диффузионная емкость p - n -перехода. Варикап.

Библиографический список:

 

1. Гуртов В.А. Твердотельная электроника: Учеб. пособие – 2-е изд., доп. − М.: Техносфера, 2005. – 408 с.

 

2. Щука А.А. Электроника: Учеб. пособие / Под ред. проф. А.С. Сигова.-СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 800 с.

 

3. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников: Учеб. пособие для вузов – 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. – 688 с.

 

4. Фридрихов С.А., Мовнин С.М. Физические основы электронной техники: Учеб. для вузов.-М.:Высш. шк., 1982. – 608 с.

 

5. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника: Учеб. для студентов вузов.-М.: Высш. шк., 1986. – 304 с.

 

6. Старк Дж. П. Диффузия в твердых телах/Пер. с англ.; под ред. Л.И. Трусова.-М.:Энергия, 1980. – 240 с.

 

 

 

 

Учебное издание

 

Наталья Владимировна Литвин

 

Твердотельная электроника

Методические указания к выполнению курсовой работы

____________________________________________________________

Редактор Н.А. Юшко

Подписано в печать 12.09.2006 г. Формат 60×84 1/16.

Бумага офсетная. Печать оперативная. Усл. печ. л. 3,02

Уч. – изд. л. 3,5 Тираж 50 экз. ______________________________________________________________

 

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)

Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ

Адрес университета: 346428, Новочеркасск, ул. Просвещения 132

Волгодонский институт

Адрес института: 347360, г. Волгодонск, ул. Ленина 73/94

* Однако в некоторых приборах, имеющих субмикронные размеры, число легирующих атомов в активных областях настолько мало, что статистические флуктуации этого числа могут влиять на характеристики приборов.

* Некоторые авторы использовали также термин imref, который можно рассматривать как сокращение от imaginary reference (воображаемый уровень отсчета). В то же время это слово Fermi