ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра микроэлектроники
Курсовая работа
по курсу ФОМ
Тема
Емкость резкого p-n перехода
г. Пенза, 2005 г.
Содержание
Задание
Обозначение основных величин
Основная часть
1. Расчет собственной концентрации электронов и дырок
2. Расчет контактной разности потенциалов
3. Расчет толщины слоя объемного заряда
4. Расчет барьерной емкости
Список используемой литературы
Задание
1. Вывести выражение для емкости резкого p-n перехода в случае полностью ионизированных примесей
2. Рассчитать величину барьерной емкости резкого p-n перехода при 300 К и напряжении V. Считать что примеси полностью истощены, а собственная проводимость еще очень мала.
3. Построить график зависимости барьерной емкости от температуры.
4. Составить программу вычисления значений барьерной емкости для графика.
Полупроводник Ge V ,В 0
Nd ,см
1,010
Na ,см
1,010
S ,мм
0,15
Обозначение основных величин
DE – ширина запрещенной зоны.
[DE] =1,810 Дж=1,13 эВ.
e – электрическая постоянная.
e=8,8610.
– подвижность электронов.
[]=0,14 м/(Вс)
– подвижность дырок.
[]=0,05 м/(Вс)
m– эффективная масса электрона.
m=0,33 m=0,339,110=3,00310кг
m– эффективная масса дырки.
m=0,55 m=0,559,110=5,00510кг
m – масса покоя электрона.
m =9,110кг.
– время релаксации электрона.
=210с.
– время релаксации дырки.
=10с.
S – площадь p-n перехода.
[S]= 10мм
n– собственная концентрация электронов.
[n]=м
p– собственная концентрация дырок.
[p]=м
N– эффективное число состояний в зоне проводимости, приведенное ко дну зоны.
[N]=м
N– эффективное число состояний в валентной зоне, приведенное к потолку зоны.
[N]=м
k – константа Больцмана.
k = 1,3810.
Т – температура.
[T]=K.
- число Пи.
=3,14.
h – константа Планка.
h = 6,6310Джс.
V–контактная разность потенциалов.
[V]=B.
j – потенциальный барьер.
[j]=Дж или эВ.
q – заряд электрона.
q=1,610Кл.
n– концентрация донорных атомов в n-области.
[n]=[N]=2,010м
p– концентрация акцепторных атомов в p-области.
[p]=[N]=9,010м
e – диэлектрическая проницаемость.
e=15,4
d – толщина слоя объемного заряда.
[d]=м.
N– концентрация акцепторов.
[N]=1,010см
N– концентрация доноров.
[N]=1,010см
V – напряжение.
[V]=0 В.
C– барьерная емкость.
[C]=Ф.
– удельная барьерная емкость.
[]= Ф/м
m– уровень Ферми.
[m]=Дж или эВ.
1. Расчет собственной концентрации электронов и дырок
Е Е+dЕ
Зона проводимости
Е
0 Е
- m
Е
-m¢
Е
Валентная зона.
Рис.1.Положение уровня Ферми в невырожденном полупроводнике.
На рис. 1 показана зонная структура невырожденного полупроводника. За нулевой уровень отсчета энергии принимают обычно дно зоны проводимости Е. Так как для невырожденного газа уровень Ферми m должен располагаться ниже этого уровня, т.е. ............
