Лабораторная работа: Модели полупроводниковых диодов
1. Исследования влияние концентрации в базе и температуры на значение равновесной барьерной емкости Cj 0 (при U =0)
а) Si
| Т=300°К | N=2×1015 см-3 | ||||
| N,см-3 | W,мкМ | CJO,Ф | Т,°К | W,мкМ | CJO,Ф |
| 4×101 4 | 1,537 | 6,74×10-12 | 300 | 0,726 | 1,427×10-11 |
| 2×101 5 | 0,726 | 1,427×10-11 | 350 | 0,696 | 1,88×10-11 |
| 1×101 6 | 0,341 | 3,04×10-11 | 400 | 0,629 | 1,523×10-11 |
б) Ge
| Т=300°К | N=2×1015 см-3 | ||||
| N,см-3 | W,мкМ | CJO,Ф | Т,°К | W,мкМ | CJO,Ф |
| 4×101 4 | 1,076 | 1,32×10-1 1 | 300 | 0,540 | 2,62×10-11 |
| 2×101 5 | 0,540 | 2,62×10-11 | 350 | 0,499 | 2,84×10-11 |
| 1×101 6 | 0,266 | 5,33×10-11 | 400 | 0,453 | 3,13×10-11 |
При изменении NБ при постоянной температуре барьерная емкость при нулевом смещении (CJO) как для Ge, так и для Si увеличивается. Также барьерная емкость увеличивается и при увеличении температуры (при постоянной NБ ). Отличие заключается в том, что Si величина барьерной емкости меньше, чем для Ge.
Модель равновесной барьерной емкости:
S – площадь поперечного сечения p-n перехода.
2. Исследование ВФХ барьерной емкости в зависимости от ее входных параметров
Модель барьерной емкости:
| U<FC×φK | U³FC×φK |
 |  |
Где
А = (1-FC)1+М , В = 1-FC(1+М).
CJO – равновесная барьерная емкость (емкость при нулевом смещении)
φК – контактная разность потенциалов
М – коэффициент лавинного умножения
FC – коэффициент неидеальности ВФХ при прямом смещении
t – время переноса заряда.
| Т=300°К | NБ =var | ||
| Вариант | №1 | №2 | №3 |
| М | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| φК | 0,319 | 0,402 | 0,485 |
| FC | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| CJO, Ф | 1,32×10-11 | 2,62×10-11 | 5,33×10-11 |
При постоянной температуре (Т=300°К), при увеличении NБ (что в таблице соответствует увеличению контактной разности потенциалов) при неизменных коэффициентах M и FC, барьерная емкость увеличивается (на графике имеются два участка – участок на котором емкость остается практически постоянной (увеличивается незначительно) и участок, на котором емкость возрастает линейно (возрастание тем сильнее, чем больше концентрация NБ ).
| NБ = 2×1015 см-3 | Т = var | ||
| Вариант | №1 | №2 | №3 |
| М | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| φК , В | 0,402 | 0,343 | 0,283 |
| FC | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| CJO, Ф | 2,62×10-11 | 2,84×10-11 | 3,13×10-11 |
При постоянной концентрации (NБ = 2×1015 см-3 ), при увеличении температуры (что в таблице соответствуют уменьшению φК ) при неизменнык коэффициентах М и FC, барьерная емкость увеличивается (на графике также имеются два участка).
| NБ ,Т,FC = const | M = var | ||
| Вариант | №1 | №2 | №3 |
| М | 0,1 | 0,5 | 1 |
| φК , В | 0,343 | 0,343 | 0,343 |
| FC | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| CJO, Ф | 2,84×10-11 | 2,84×10-11 | 2,84×10-11 |
При увеличении коэффициента лавинного умножения М, при неизменных Т, NБ и FC, барьерная емкость увеличивается.
| NБ ,Т,М= const | FC = var | ||
| Вариант | №1 | №2 | №3 |
| М | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| φК , В | 0,343 | 0,343 | 0,343 |
| FC | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
| CJO, Ф | 2,48×10-11 | 2,48×10-11 | 2,48×10-11 |
При увеличении коэффициента неидеальности ВФХ при прямом смещении (FC) и при неизменных NБ , Т и М, барьерная емкость увеличивается.
| Ge (№1) | Si (№2) | |
| φК , В | 0,402 | 0,812 |
| Сj , Ф | 2,62×10-11 | 1,95×10-11 |
Для Ge (при постоянных Т и N, Т=300°К, NБ = 2×1015 см-3 ) барьерная емкость больше, чем для Si.
3. Исследование ВФХ диффузионной емкости в зависимости от ее входных параметров
Модель диффузионной емкости:
