Порядок проведения расчетов

I. Для каждого из вариантов работы задаются параметры диодной структуры, необходимые для проведения расчетов (см. табл.1.1 и 1.2):

· полупроводниковый материал – германий, кремний и арсенид галлия;

· диффузионные длины электронов и дырок и в см;

· концентрации доноров и акцепторов и в см^-2 ;

· площадь перехода в cм²;

· сопротивление базы в Ом;

· максимальная рассеиваемая мощность в базе диода , позволяющая определить предельную величину прямого тока при расчетах вольтамперной характеристики и соответственно предельное значение прямого напряжения.

Таблица 1.1. Электрофизические параметры полупроводников, используемых в диодных структурах

Параметр полупроводниковой структуры	Полупроводник
Si	Ge	GaAs
Плотность атомов N, см-3	4,42´1022	4,99´1022	2,21´1022
Диэлектрическая проницаемость , отн. ед.			10,9
Ширина запрещенной зоны , эВ	0,67 – 0,72	1,12	1,43
Собственные концентрации электронов и дырок при 300 К и , см-3	2,5´1013	2´1010	8´106
Коэффициент диффузии электронов , см2/с
Коэффициент диффузии дырок , см2/с			11,2
Подвижность электронов , см2/c В
Подвижность дырок , см2/c В
Время жизни неосновных носителей заряда , с	10-3	2,5´10-3	10-8

II. По формуле (1.2) для заданных параметров диодной структуры определяют величину обратного тока .

III. По формулам (1.1) и (1.4) производится расчет ВАХ идеального перехода и зависимость дифференциального сопротивления от напряжения по вычисленным значениям тока . Результаты расчетов должны быть представлены в виде графических зависимостей тока от напряжения. При вычисленном значении выбирается не более 10 точек на прямой ветви ВАХ диода; максимальное значение обратного напряжения 5 В при расчетах через каждые 0,5 В.

IV. При учете сопротивления базы реального перехода для расчета вольт-амперной характеристикии дифференциального сопротивления по формулам (1.6) и (1.7) в качестве независимых переменных используются значения тока , полученные в п.III. При этом результаты расчетов должны быть также представлены графически в виде зависимостей вычисленных значений и от напряжения.

V. По результатам расчетов необходимо составить заключение о влиянии параметров полупроводникового материала и объемного сопротивления базы на свойства диода.

Общее количество расчетных графических зависимостей составляет 12 для полупроводниковых материалов Si, Ge, GaAs (при идеальном и реальном переходах, включая вольт-амперные характеристики и зависимости дифференциального сопротивления от напряжения).

Таблица 1.2. Исходные данные для проведения расчетов

№ варианта	, ,	, ´1016 см-3	, ´1014 см-3	, Ом	, ´10-4 см2	, ´10-3 Вт
Si; Ge ´10-2 cм	GaAs ´10-4 cм
	0,4	1,0	1,0	2,0		1,0	10,0
	0,45	1,5	2,5	3,0	15,0	2,0	20,0
	0,5	2,0	3,0	4,0	20,0	3,0	30,0
	0,55	2,5	3,5	5.0	25,0	4,0	40,0
	0,6	3,0	4,0	6,0	30,0	5,0	50,0
	0,65	3,5	4,5	7,0	35,0	6,0	70,0
	0,7	4,0	5,0	8,0	40,0	7,0	100,0
	0,75	4,5	6,5	9,0	42,0	8,0	150,0
	0,8	5,0	7,0	10,0	45,0	9,0	200,0
	0,85	5,5	7,5	20,0	47,0	10,0	250,0
	0,9	6,0	8,0	30,0	50,0	20,0	300,0
	0,95	6,5	8,5	40,0	52,0	40,0	400,0
	1,0	7,0	9,0	50,0	55,0	50,0	500,0
	1,02	7,5	9,5	60,0	57,0	60,0	700,0
	1,05	8,0	10,0	70,0	60,0	80,0	1000,0
	0,65	3,5	4,5			8,5
	0,7	4,0	5,0			9,0
	0,75	4,5	5,5			9,5
	0,8	5,0	6,0			10,0
	0,85	5,5	6,5			10,5
	0,9	6,0	7,0			11,0
	0,95	6,5	7,5			11,5
	1,0	7,0	8,0			12,0
	0,55	2,5	3,5			12,5
	0,6	3,0	4,0			13,0

Контрольные вопросы

1.Объяснить механизмы формирования тока через p-n – переход.

2.При каких допущениях получено соотношение (1.1), описывающие ВАХ полупроводникового диода.

3. Какими факторами ограничивается ток прямо смещенного перехода.

4.К чему приводит увеличение мощности, выделяемой в полупроводниковой структуре, в высоковольтной области ВАХ.

5.Указать основные отличия реального полупроводникового диода от идеального.

Рекомендуемая литература

1. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы. Учебник для вузов. Под ред. Г.Г. Шишкина. М.: Издательство МАИ. 1996. 544 с.

2. Морозова И.Г. Физика электронных приборов: Учебник для вузов. – М.: Атомиздат. 1980. 392 с.

3. Шалимова К.В. Физика полупроводников. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат. 1985. 392 с.