Сибирский государственный университет информации и телекоммуникаций
Лабораторная работа
Тема:
Модели полупроводниковых диодов
Новосибирск 2008
Содержание
Часть №1
1. Исследование зависимости времени жизни от концентрации легирующей примеси
2. Исследование свойств диффузионной длины неосновных носителей
3. Исследование модели тока насыщения IS идеального диода в модели Шокли
4. Исследование модели контактной разности потенциалов
5. Исследование модели толщины ОПЗ
Часть №2
1. Исследование влияния процессов генерации-рекомбинации в ОПЗ на вид ВАХ для PSPICE модели диода
2. Исследование влияния температуры и концентрации примесей в База на вид ВАХ для PSPICE модели идеального диода
3. Исследование влияние процессов высокого уровня инжекции на вид ВАХ для PSPICE модели диода
4. Исследование влияние процессов высокого уровня инжекции на вид ВАХ для PSPICE модели диода
Часть №3
1. Исследования влияние концентрации в базе и температуры на значение равновесной барьерной емкости Cj0 (при U=0
2. Исследование ВФХ барьерной емкости в зависимости от ее входных параметров
3. Исследование ВФХ диффузионной емкости в зависимости от ее входных параметров
4. Исследование ВФХ барьерной и диффузионной емкости на совмещенном графике
Лабораторная работа №3
Тема: «МОДЕЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ»
Цель работы: Изучить основные физические модели p-n переходов, находящихся в равновесном состоянии и при электрическом смещении, а так же модели ВАХ диодов, соответствующие различным процессам (генерация-рекомбинация в ОПЗ, высокий уровень инжекции, явление пробоя) в зависимости от учитываемых параметров в схемотехнической модели диода для программы PSPICE в режиме работы на постоянном токе (DC режим).
Исходные данные:
ü п/п – Ge
ü NЭ = 1×1018 см-3; NБ = 2×1015 см-3.
ü LБ = 10мин; LЭ = 2мин; W = 500мин; H = 200мин.
ü Sзахв = 2×10-16 см-2.
ü Переход p-n.
Uобр = -50В; Т = 300°К
Концентрационные зависимости подвижностей основных и неосновных носителей:
Эмиттер (Р)
База (n)
N/5
N
5N
Конц. см-3
2×1017
1×1018
5×1018
4×1014
2×1015
1×1016
mосн см2/В×с
700
380
160
4500
4100
3800
mнеосн см2/В×с
2700
2000
1200
1900
1500
Для Ge модель времени жизни носителей описывается формулой Шокли-Рида-Холла:
где Еt – локальный уровень
Еi – уровень Ферми собственного п/п
Nt – концентрация ловушек
s - сечение захвата.
Эмиттер
База
Т°,К
tнеосн, сек
300
2,5×10-9
5×10-10
1×10-10
1,37×10-6
2,55×10-7
5,02×10-8
400
2,52×10-9
5,01×10-10
2,46×10-6
3,99×10-7
5,74×10-8
500
2,68×10-9
5,07×10-10
2,5×10-6
4,98×10-7
9,11×10-8
Т = 300°К; NЭ = 1×1018 см-3; NБ = 2×1015 см-3.
NЭ
NБ
Ge
Si
2,54×10-7
При увеличение сечение захвата на 1% (при фиксированных N и Т=300°К) время жизни неосновных носителей в базе уменьшается на 1%.
Время жизни определяется количеством и типом рекомбинации ловушек. Оно max в собственном п/п. С увеличением Т затрудняется захват носителей на уровни, поэтому их время жизни растет.
В реальных п/п время жизни неравновесных носителей заряда может составлять 10-2¸10-10с.
Модель диффузионной длины неосновных носителей определяется выражением:
где D – коэффициент диффузии
t - время жизни носителей.
Lнеосн, см
4,18×10-4
1,61×10-4
5,57×10-5
8,42×10-3
3,54×10-3
1,4×10-3
3,3×10-4
1,27×10-4
4,39×10-5
8,89×10-3
3,49×10-3
1,18×10-3
2,83×10-4
1,06×10-4
3,65×10-5
7,45×10-3
3,24×10-3
1,23×10-3
Если Lнеосн (Б) > L(Б), то диод с короткой базой.
Страницы: 1, 2, 3
