Лабораторная работа: Модели полупроводниковых диодов

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 N/5 N 5N N/5 N 5N
2×1017 1×1018 5×1018 4×1014 2×1015 1×1016
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 1×10-10 2,46×10-6 3,99×10-7 5,74×10-8
500 2,68×10-9 5,07×10-10 1×10-10 2,5×10-6 4,98×10-7 9,11×10-8
tнеосн , сек
tнеосн , сек

Т = 300°К; NЭ = 1×1018 см-3 ; NБ = 2×1015 см-3 .

NЭ NБ
Ge tнеосн , сек 5×10-10 2,55×10-7
Si 5×10-10 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 ¸10-10 с.

2. Исследование свойств диффузионной длины неосновных носителей

Модель диффузионной длины неосновных носителей определяется выражением:

где D – коэффициент диффузии

t - время жизни носителей.

Эмиттер База
Т°,К N/5 N 5N N/5 N 5N
2×1017 1×1018 5×1018 4×1014 2×1015 1×1016
300 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
400 3,3×10-4 1,27×10-4 4,39×10-5 8,89×10-3 3,49×10-3 1,18×10-3
500 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.

Если Lнеосн (Б) <L(Б) , то диод с длиной базой.

В нашем варианте рассматривается диод с короткой базой т.к.

Lнеосн (Б) = 3,54×10-5 м, L(Б) =1×10-5 м, Lнеосн (Б) >L(Б) ).

Lнеосн (Э) , см
Ge 1,609×10-4
Si 5,913×10-5

При смене типа материала с Ge на Si диффузионная длинна неосновных носителей в эмиттере уменьшается.

При увеличении сечения захвата на 1% (при фиксированных N и Т=300°К) диффузионная длина неосновных носителей в базе уменьшается на 0,56%.

Чем меньше примесей и дефектов в полупроводнике, тем больше время жизни носителей, и соответственно диффузионная длина этих носителей.

3. Исследование модели тока насыщения IS идеального диода в модели Шокли

Модель тока насыщения идеального диода описывается формулой Шокли:

где S – площадь поперечного сечения перехода

LP и Ln – диффузионная длина электронов и дырок

tP и tP – время жизни электронов и дырок

К-во Просмотров: 360
Бесплатно скачать Лабораторная работа: Модели полупроводниковых диодов