Создан заказ №2303137
4 октября 2017
Записать условие электрической нейтральности для областей эмиттера и базы а также для всей системы в состоянии равновесия
Как заказчик описал требования к работе:
Задание: решить контрольную по физике, срок 2 дня, очень нужно! Расписывайте, пожалуйста, подробное решение для каждой задачи.
Фрагмент выполненной работы:
Записать условие электрической нейтральности для областей эмиттера и базы, а также для всей системы в состоянии равновесия.
8. Приложить к заданному p-n-переходу сначала прямое, потом обратное напряжение и на одном графике построить вольтамперные характеристики (ВАХ) для двух значений температур t2 и t1 (из п.5). Пояснить влияние температуры на прямую и обратную ветви ВАХ.
9. Начертить зонные диаграммы в равновесном состоянии, а так же при прямом и обратном напряжении.
10. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Рассчитать вольт-фарадные характеристики для барьерной Cбар и диффузионной Cдиф ёмкостей.
11. Рассчитать R0 сопротивление постоянному току и rдиф переменному току на прямой ветви в точке, соответствующей Iпр = 10 мА, и обратной ветви в точке, соответствующей U = 1 В. По результатам расчёта сделать вывод о самом важном свойстве p-n-перехода.
12. Начертить малосигнальную электрическую модель заданного p-n-перехода для двух точек (из п.11)
Исходные данные:
Вариант I0, A ∆t , ° Переход S, см2
31 1 ∙10 - 6 35 p+ - n 0,1
Решение:
1. Определим материал, из которого выполнен переход. Для этого рассмотрим значение тока неосновных носителей в полупроводнике I0. Для германиевых полупроводников порядок тока I0 имеет величину мкА (10-6 А). Для полупроводников из кремния порядок тока в тысячу раз менее (около 10-9 А). Это связано с тем, что ток I0 пропорционален квадрату концентрации собственных носителей ni, которая в свою очередь экспоненциально зависит от ширины запрещенной зоны ∆E0. У германия ширина запрещенной зоны меньше, чем у кремния.
Исходя из вышесказанного заключаем, что материал перехода - Германий .
Выписываем свойства материала перехода при температуре Т1 = 300К.
Диэлектрическая проницаемость ε = 16
Эффективная плотность состояний в валентной зоне: Nv = 0,61 ∙1019 см -3
Эффективная плотность состояний в зоне проводимости: Nc = 1,04 ∙1019 см -3
Ширина запрещенной зоны: ∆E0 = 0,66 эВ
Подвижность электронов: μn = 3900 см2/(В∙с)
Подвижность дырок: μр = 1900 см2/(В∙с)
2. Определим тип и концентрацию неосновных зарядов в базе.
В обозначении «p+-n переход» знак «+» означает, что концентрация атомов примеси в области p значительно выше, нежели в области n (на 2-3 порядка).
Согласно варианту базой перехода (областью с пониженной концентрацией примеси) является область n – типа. Соответственно, неосновными носителями в этой области являются носители p – типа, т.е. дырки.
Для определения коэффициента диффузии Dp (см2/с) применим соотношение Эйнштейна:
Dp=φT∙μp (1)
где φT- температурный потенциал, В;
μp- подвижность дырок, см2/(В∙с).
Диффузионная длина Lp (м) связана с коэффициентом диффузии Dp (см2/с) соотношением:
Lp=Dp∙τp (2)
где τp- время жизни дырок, с.
Принимая температурный потенциал при температуре Т1 = 300 К равным φТ1 = 0,026 В определяем коэффициент диффузии Dn:
Dр = 0,026 ∙ 1900 = 49,4 см2/с
Считая время жизни электронов и дырок считаем равным τр,n = 1 мкс, определяем диффузионную длину Lp.
Lp = √ 49,4 ∙10-4 ∙ 1 ∙10-6 = 70,3 мкм
Запишем выражение для теплового тока полупроводникового материала, с учетом соотношения между концентрациями неосновных носителей заряда в базе - концентрация дырок в базе во много раз больше концентрации электронов в эмиттере: pn0 >> np0.
I0=SqDp∙pn0Lp+Dn∙np0Ln (3)
где S – площадь перехода, м2;
q = 1,6∙10-19 элементарный заряд, Кл.
С учетом того, что pn0 >> np0 выражение (3) можно записать:
I0≈SqDр∙pn0Lр (4)
Из формулы (4) получим выражение для концентрация неосновных носителей зарядов в базе:
pn0=I0∙LpS∙q∙Dp (5)
pn0 = 1,0 ∙10- 6 ∙ 70,3 ∙10-6 = 8,89 ∙109 cм -3
10-5∙1,6∙10-19∙ 49,4 ∙10-4
3. Определим тип и концентрацию примеси, а также тип и концентрацию основных носителей заряда в базе.
Основными носителями в области n – типа являются электроны.
Тип примеси – донорная.
Концентрация электронов n равна концентрации атомов донорной примеси Nд:
nn = Nд
Находим концентрацию собственных носителей заряда ni (см-3) по формуле:
ni2=NcNvexp-∆E0φT (6)
где Nc- эффективная плотность состояний в зоне проводимости, см-3;
Nv- эффективная плотность состояний в валентной зоне, см-3;
∆E0-Ширина запрещенной зоны, эВ;
k = 8,62∙10-5 эВ/К − постоянная Больцмана;
где φT-термический потенциал, В.
Термический потенциал φT определяется по формуле:
φT=kT (7)
где k = 8,62∙10-5 эВ/К − постоянная Больцмана;
Т – абсолютная температура, К.
При комнатной температуре: Т1 = 300 К.
kT1 = 8,62∙10-5∙300 = 2,6∙10-2 эВ.
ni2 = 0,61 ∙ 1,04 ∙exp( -0,66 ) = 5,23 ∙1026 см-6
0,026
ni = 2,29 ∙1013 см -3
Используя соотношение: pnnn = ni2 получаем значение концентрации основных носителей зарядов в базе:
nn≈Nд=ni2pn (8)
nn = 5,23 ∙1026 = 5,9 ∙1016 см-3
8,9 ∙109
4...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
5 октября 2017
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Записать условие электрической нейтральности для областей эмиттера и базы а также для всей системы в состоянии равновесия.docx
2019-05-24 12:55
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Мой любимый автор.
все решено абсолютно верно и намного раньше срока.
Огромное Вам спасибо
Хочешь такую же работу?
300 ₽
