Порядок проведения расчетов

I. Для каждого из вариантов работы задаются параметры диодной структуры, необходимые для проведения расчетов (см. табл.1.1 и 1.2):

• полупроводниковый материал – германий, кремний и арсенид галлия;

• диффузионные длины электронов и дырок и в см;

• концентрации доноров и акцепторов N_D и N_A в см^–3;

• площадь перехода S_пер в cм²;

• сопротивление базы R_б в Ом;

• максимальная рассеиваемая мощность в базе диода P_макс, позволяющая определить предельную величину прямого тока при расчетах вольтамперной характеристики и соответственно предельное значение прямого напряжения.

Таблица 1.1. Электрофизические параметры полупроводников, используемых в диодных структурах

II. По формуле (1.2) для заданных параметров диодной структуры определяют величину обратного тока I₀.

III. По формулам (1.1) и (1.4) производится расчет вольтамперной характеристики идеального перехода и зависимость дифференциального сопротивления R_диф от напряжения по вычисленным значениям тока I(U). Результаты расчетов должны быть представлены в виде графических зависимостей тока от напряжения. При вычисленном значении I_макс выбирается не более 10 точек на прямой ветви вольтамперной характеристики диода; максимальное значение обратного напряжения 5 В при расчетах через каждые 0,5 В.

IV. При учете сопротивления базы R_б реального перехода для расчета вольтамперной характеристики и дифференциального сопротивления по формулам (1.6) и (1.7) в качестве независимых переменных используются значения тока I, полученные в п.III. При этом результаты расчетов должны быть также представлены графически в виде зависимостей вычисленных значений I и R_диф от напряжения.

V. По результатам расчетов необходимо составить заключение о влиянии параметров полупроводникового материала и объемного сопротивления базы на свойства диода.

Общее количество расчетных графических зависимостей составляет 12 для полупроводниковых материалов Si, Ge, GaAs (при идеальном и реальном переходах, включая вольтамперные характеристики и зависимости дифференциального сопротивления от напряжения).

Таблица 1.2. Исходные данные для проведения расчетов

№ варианта	,	NA, ×1016 см–3	ND, ×1014 см–3	Rб, Ом	Sпер, ×10–4 см2	Pмакс, ×10–3 Вт
Si, Ge ×10–2 см	GaAs ×10–4 см
	0,4	1,0	1,0	2,0		1,0	10,0
	0,45	1,5	2,5	3,0	15,0	2,0	20,0
	0,5	2,0	3,0	4,0	20,0	3,0	30,0
	0,55	2,5	3,5	5.0	25,0	4,0	40,0
	0,6	3,0	4,0	6,0	30,0	5,0	50,0
	0,65	3,5	4,5	7,0	35,0	6,0	70,0
	0,7	4,0	5,0	8,0	40,0	7,0	100,0
	0,75	4,5	6,5	9,0	42,0	8,0	150,0
	0,8	5,0	7,0	10,0	45,0	9,0	200,0
	0,85	5,5	7,5	20,0	47,0	10,0	250,0
	0,9	6,0	8,0	30,0	50,0	20,0	300,0
	0,95	6,5	8,5	40,0	52,0	40,0	400,0
	1,0	7,0	9,0	50,0	55,0	50,0	500,0
	1,02	7,5	9,5	60,0	57,0	60,0	700,0
	1,05	8,0	10,0	70,0	60,0	80,0	1000,0
	0,65	3,5	4,5			8,5
	0,7	4,0	5,0			9,0
	0,75	4,5	5,5			9,5
	0,8	5,0	6,0			10,0
	0,85	5,5	6,5			10,5
	0,9	6,0	7,0			11,0
	0,95	6,5	7,5			11,5
	1,0	7,0	8,0			12,0
	0,55	2,5	3,5			12,5
	0,6	3,0	4,0			13,0

Контрольные вопросы

1. Объяснить механизмы формирования тока через p-n–переход.

2. При каких допущениях получено соотношение (1.1), описывающее вольтамперную характеристику полупроводникового диода?

3. Какими факторами ограничивается ток прямо смещенного перехода?

4. К чему приводит увеличение мощности, выделяемой в полупроводниковой структуре, в высоковольтной области вольтамперной характеристики?

5. Указать основные отличия реального полупроводникового диода от идеального.

Рекомендуемая литература

1. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы. Учебник для вузов.– Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Издательство МАИ. 1996. 544 с.

2. Морозова И.Г. Физика электронных приборов: Учебник для вузов. – М.: Атомиздат. 1980. 392 с.

3. Шалимова К.В. Физика полупроводников. Учебник для вузов. – М.: Энер-гоатомиздат. 1985. 392 с.