Расчет основных формул по основам электроники (стр. 1 из 2)

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет основных формул по основам электроники

по дисциплине

« ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ»

Вариант 28

Чита

2009

Исходные данные


0,78		0,04		0,035	0,2	0,6	15	1500	700	250

Физические и математические постоянные:

1. Постоянная Планка

2. Элементарный заряд

3. Масса покоя электрона

4. Постоянная Больцмана

5. Число пи

6. Число е

7. Электрическая постоянная

1. Рассчитать температурную зависимость концентрации равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике

Исходные формулы:

а) Получение расчетной формулы

Пример:

б) Результаты расчетов представил в таблице 1.

Таблица 1.

Концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.

T	T^3/2	1/T	KT	n0	lnn0
75	649,5190528	0,013333333	0,006463	0,003973436	-5,528124115
100	1000	0,01	0,008617	21789,62053	9,989189013
120	1314,534138	0,008333333	0,010341	54057905,69	17,80556636
150	1837,117307	0,006666667	0,012926	1,42581E+11	25,68317669
200	2828,427125	0,005	0,017235	4,14293E+14	33,65759481
300	5196,152423	0,003333333	0,025852	1,43642E+18	41,80868748
400	8000	0,0025	0,03447	9,60747E+19	46,0116581
500	11180,33989	0,002	0,043087	1,2904E+21	48,60924193

в) Построил график 1 зависимости равновесной конфигурации носителей тока от температуры в координатах

График 1

г) Проверить правильность построения графика, выполнив обратную задачу: используя значение tg α, найти ширину запрещенной зоны полупроводника ∆Е, сравнить с исходным значением ∆Е. Найти погрешность δ(∆Е).

2. Рассчитать температурную зависимость уровня Ферми в собственном полупроводнике

Расчетная формула:

а) результаты расчетов представил в таблице 2

Зависимость Ef(T) в собственном полупроводнике

Таблица 2

T,K	KT,эВ	Ef,эВ	Ef/Ef0*100%
100	0,008617375	0,397100366	101,8206066
200	0,01723475	0,404200731	103,6412132
300	0,025852126	0,411301097	105,4618198
400	0,034469501	0,418401463	107,2824264
500	0,043086876	0,425501829	109,103033

б) Построил график 2 «Зависимость Ef(T) в собственном полупроводнике

График 2

3. Рассчитать температуры ионизации донорной примеси Тs и ионизации основного вещества Тi в полупроводнике n тока методом последовательных приближений. В качестве начальных температур использовать значения Ti =400 К ,Ts=50 К

Расчетные формулы:

Таблица 3.

N приближ.	1	2	3	4	5	6
Ti, K	400	986,0672473	761,51462	814,6480626	800,077865	803,9251818
Nc*10E+25,	0,345561057	1,337502517	0,907720567	1,004361024	0,977536968	0,984596428
Nv*10E+25	1,795587925	6,949866942	4,716654422	5,218812967	5,079431084	5,116113117

10	11
803,1185939	803,1134442
0,983115014
5,108415461

Таблица 4.

N приближ	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ts,K	50,000	346,476	109,388	184,635	140,692	160,530	150,249	155,238	152,735
Nc*10E+23	1,527	27,858	4,942	10,837	7,208	8,786	7,955	8,355	8,153

10	11	12	13
153,970	153,355	153,660	153,509
8,253	8,203	8,228

4. Рассчитать температуру ионизации Тs и Тi в акцепторном полупроводнике методом последовательных приближений

Расчетные формулы:

Таблица 5.

N приближ.	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ti, K	400	856,68	704,36	738,10	729,75	731,76	731,27	731,39	731,36
Nc*10E+25,	0,3455	1,083100	0,8074	0,8661	0,8515	0,8550	0,8541	0,8544
Nv*10E+25	1,7955	5,627955	4,1958	4,5008	4,4246	4,4429	4,4385	4,4396

Таблица 6.

N приближ	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ts,K	50	110,34	83,43	91,29	88,60	89,48	89,19	89,28	89,25
Nv*10E+23	7,9354	26,0163	17,104	19,579	18,719	18,998	18,9	18,93

5. Рассчитать температурную зависимость положения уровня Ферми Ef(T) в донорном полупроводнике

а) для низкотемпературной области использовать формулу:

Таблица 7.

T,K	5	10	50	60	80	153,5
KT,эВ	0,000430869	0,000861738	0,004308688	0,005170425	0,0068939	0,013227671
Nc,м-3	4,82936E+21	1,36595E+22	1,52718E+23	2,00753E+23	3,09079E+23	8,21481E+23
Ef,эВ	-0,01954453	-0,01953705	-0,02288620	-0,02417045	-0,02704804	-0,03998852

График 3 Зависимость Ef(T) для полупроводника n-типа в области низких температур.

б) для низкотемпературной области найти положение максимума зависимости Ef(T), т.е. вычислить

в) для области средних температур использовать формулу:

Таблица 8.

T,K	100	150	200	250	300	350	400
KT,эВ	0,00861737	0,012926063	0,01723475	0,021543438	0,02585212	0,03016081	0,034469501
Nc,м-3	4,3195E+23	7,93545E+23	1,22174E+24	1,70744E+24	2,2444E+24	2,8283E+24	3,4556E+24
Ef,эВ	-0,01453136	-0,02965864	-0,04698205	-0,06593848	-0,0861962	-0,10753629	-0,12980275

450	500	550	600	650	700	750	803,1
0,038778188	0,043086876	0,047395564	0,0517042	0,056013	0,060322	0,06463	0,06920614
4,12338E+24	4,82936E+24	5,57159E+24	6,348E+24	7,16E+24	8E+24	8,87E+24	9,83081E+24
-0,15287922	-0,17667528	-0,20111873	-0,2261505	-0,25172	-0,27779	-0,30432	-0,332968031