МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра МНЭ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Твердотельная электроника»
Тема: Расчет параметров активных элементов твердотельной
электроники
Студент гр. 9205
Хамитов К. А.
Преподаватель
Зятьков И. И.
Санкт-Петербург
2022
2
АННОТАЦИЯ
В данной курсовой работе произведены расчеты по созданию
полупроводниковой структуры – диода, с несимметричным переходом.
Применив программные продукты рассчитываются эксплуатационные
характеристики прибора по выданному заданию. Результатом данной работы
является алгоритм по заданию всех необходимых параметров для воссоздания
полупроводникового выпрямительного диода.
SUMMARY
In this course work, calculations were made to create a semiconductor structure
– a diode with an asymmetric transition. By applying software products, the
operational characteristics of the device are calculated according to the assigned task.
The result of this work is an algorithm for setting all the necessary parameters to
recreate a semiconductor rectifier diode.
3
СОДЕРЖАНИЕ
0.
Введение
4
1.
Назначение прибора
4
2.
Структура и принцип действия
4
3.
Основные параметры и характеристики
6
4.
Электрическая схема замещения
7
5.
Диапазон основных параметров реальных приборов
(справочные данные)
8
6.
Примеры применения прибора в электрической схеме
8
7.
Расчет параметров прибора
10
Заключение
17
Список использованных источников
18
4
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной работы ставится изучение, теоретическое обоснование и
расчеты для создания простейшей модели рабочего прибора – выпрямительного
диода.
НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРА
Выпрямительными называют диоды, предназначенные для
преобразования переменного тока в постоянный, к быстродействию, емкости р–
n-перехода и стабильности параметров которых обычно не предъявляют
специальных требований.
По значению выпрямленного тока выпрямительные диоды делятся на
диоды малой (I < 0,3 А), средней (0,3 А < I < 10 А) и большой (I >10 А)
мощностей. Высокие значения тока обеспечиваются использованием p–n-
переходов с большой площадью, поэтому выпрямительные диоды имеют
повышенные значения диффузионной и барьерной емкостей и могут работать
только на низких частотах.
СТРУКТУРА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Рассмотрим основные простейшие методы формирования
полупроводниковой структуры:
1) Метод вплавления;
2) Метод диффузии примесей;
p-n-переход, полученный методом вплавления в полупроводник (с последующей
рекристаллизацией полупроводника) металла или сплава, содержащего
донорные или акцепторные примеси, называют сплавным переходом, а переход,
полученный в результате диффузии атомов примеси в полупроводник, -
диффузионным.
Для формирования нашей структуры чаще всего применяется диффузия
примесей фосфора в кристаллы кремния с электропроводностью р-типа, тем
самым формируя – переход.
Такой диффузионный переход изображен на рис.1.
5
Рисунок 1 - диффузионный p-n- переход
И его структура (рис.2.) в планарном исполнении:
Рисунок 2 - структура диода с несимметричным переходом, в планарном
исполнении
Теперь перейдем к пониманию принципа работы выпрямительного диода.
В рабочем диапазоне температур атомы примесей полностью
ионизированы, т. е. концентрации основных носителей заряда вдали от
металлургического контакта можно считать равными концентрации
соответствующих легирующих примесей: . Если
полупроводник достаточно сильно легирован, то и , где
и – равновесные концентрации неосновных носителей заряда,
соответственно, в n- и в p- полупроводниках.
В результате диффузии дырок из р-области в n-область и электронов из n-
области в р-область и последующей рекомбинации с носителями
противоположного знака их концентрации вблизи металлургического контакта
уменьшаются, и возникает объемный заряд нескомпенсированных ионов
акцепторов