МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»(СПбГУТ)ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯКафедра Электроники и схемотехникиДисциплина: Физические основы электроникиКонтрольная работаФамилия: КоломыцИмя: ДенисОтчество: АлександровичГруппа №: РБ-11зПроверил: Борисов С.В.Санкт-Петербург2023Задание 1.Исходные данные

№ варианта	Материал полупроводника	Время t, мкc	Номер решаемой задачи
20	Ge	2	1.9

Задача 1.9Дано: τ = 10^-6 с − время жизни неравновесных электронов в полупроводнике, находящемся под внешним воздействием, t = 2 мкс.Найти: Относительное уменьшение концентрации избыточных электронов за время t после выключения внешнего воздействия ∆n(t)/∆n(0) = ?Решение:Концентрация неравновесных носителей заряда в полупроводнике после выключения внешнего воздействия зависит от времени по закону1)где ∆n(0) − концентрация неравновесных носителей заряда в момент времени t = 0 сразу после выключения внешнего воздействия, τ − время жизни неравновесных носителей заряда в полупроводнике.

---

Тогда, для неравновесных электронов в германии (Ge), имеющих время жизни τ = 10^-6 с = 1 мкс,находим из (1) относительное уменьшение концентрации избыточных электронов за время t = 2 мкс после выключения внешнего воздействия2)Ответ: 0,135Задание 2.Исходные данные

№ варианта	Материал полупроводника	Диффузионная длина электронов Ln, м	Диффузионная длина дырок Lp, см	Площадь перехода S, см2	Номер решаемой задачи
20	Si	0,045	0,03	0,001	2.7

Задача 2.7Дано: Материал полупроводника кремний (Si)Концентрации атомов донорной и акцепторной примесей N_d = 10¹⁷ см^-3в областях полупроводника, образующих резкий p-n –переход N_a= 10¹⁴ см^-3Площадь перехода равна S = 0,001 см²Температура образца T = 300 K Диффузионная длина электронов L_n = 0,045 cмДиффузионная длина дырок L_p = 0,03 смОбратное напряжение на переходе U=5 ВНайти: Обратный тепловой ток перехода I₀ и барьерную емкость перехода С_Б при подаче на переход обратного напряжения u Решение:Тепловой обратный ток насыщения равенI₀ = S∙J₀ , 1)где S= 0,001 см² – площадь p-n перехода, J₀ – плотность тока насыщения.Плотность тока насыщения определяется соотношением J₀ = e( D_p p_n0 /L_p + D_n n_p0 /L_n) , 2)где e = 1,6∙10^-19 Кл – заряд электрона,D_pи D_n – коэффициенты диффузии дырок и электронов [см²/с]:для кремния D_p

---

= 13 см²/с , D_n= 36 см²/с;

L_p и L_n – длины диффузии дырок и электронов в областях, где они являются неосновными носителями [см],

p_n0 и n_p0 – равновесные концентрации дырок и электронов в областях, где они являются неосновными носителями заряда:

p_n0 = n_i² /n_n0 = n_i² /N_d , 3)

n_p0 = n_i² / p_p0 = n_i² /N_a , 4)

где n_i = 1,5∙10¹⁰ см^-3 − собственная концентрация носителей заряда в кремнии,

N_d = 10¹⁷ см^-3 и N_a= 10¹⁴ см^-3 − концентрации атомов донорной и акцепторной примесей в областях полупроводника, образующих резкий p-n –переход.

Тогда

p_n0 = n_i² /N_d = (1,5∙10¹⁰)² /10¹⁷ = 2,25∙10³ см^-3 ,

и n_p0 = n_i² /N_a = (1,5∙10¹⁰)² / 10¹⁴ = 2,25∙10⁶ см^-3 .

Подставляя в (4) исходные данные длин диффузии дырок L_p = 0,03 см и электронов

L_n= 0,045 см , находим плотность тока насыщения диода

J₀ = q( D_p p_n0 /L_p + D_n n_p0 /L_n) =

= 1,6∙10^-19 ∙ (13∙2,25∙10³/0,03 + 36∙2,25∙10⁶/0,045) = 2,9∙10^-10 А/см² . 8)

Тепловой обратный ток насыщения I₀ равен

I₀ = S∙J_s = 0,001∙2,9∙10^-10 = 2,9∙10^-13 А = 0,29 пА .

Барьерную емкость резкого p-n перехода определим по формуле

9)

где – барьерная емкость при нулевом смещении на переходе (U = 0),

U– напряжение обратного смещения на переходе,

φ_k – контактная разность потенциалов p-n перехода:

---

φ_k = φ_Tln(N_a N_d /n_i² ), 10 ) где температурный потенциал φ_T = kT/e = 1,38∙10^-23∙300/(1,6∙10^-19) = 2,59∙10^-2 В при температуре T = 300 К,n_i = 1,5∙10¹⁰ см^-3 − собственная концентрация носителей заряда в кремнии,N_d = 10¹⁷ см^-3 и N_a= 10¹⁴ см^-3 − концентрации атомов донорной и акцепторной примесей в областях полупроводника, образующих резкий p-n -переход,e = 1,6∙10^-19 Кл – элементарный заряд,ε = 11,9 – диэлектрическая проницаемость кремния,ε₀ = 8,85∙10^-14 Ф/см – диэлектрическая постоянная, S= 0,001 см² – площадь p-n перехода, N_б – концентрация атомов примеси базы − области с меньшей концентрацией примеси:N_б = N_a= 10¹⁴ см^-3. Контактная разность потенциалов p-n перехода равнаφ_k= φ_Tln(N_aN_d /n_i² ) = 2,59∙10^-2 ∙ ln[10¹⁴∙10¹⁷/ (1,5∙10¹⁰)² ] = 0,635 В.Барьерная емкость при нулевом смещении на p-n переходе равна = 3,64∙10^-12 Ф = 3,64 пФ.Барьерная емкость при обратном смещении на p-n переходе напряжения U= 5 ВОтвет: 0,29 пА; 1,22 пФ.Задание 3.Исходные данные

№ варианта	Удельная крутизна b, мА/В2	Пороговое напряжение Uпор, В	Напряжения между электродами Uси, В	Номер решаемой задачи
20	11,0	6,0	9,0	3.5

Задача 3.5Дано: Тип полевого транзистора с каналом n-типаСхема включения по схеме ОИУдельная крутизна b = 11,0 мА/В²Пороговое напряжение Uпор = 6,0 ВНапряжение между электродами Uси = 9,0 ВДиапазон изменения тока Iс = 0...20 мАНайти:Рассчитать и построить на графике управляющую характеристики транзистора Iс = Iс(Uзи). Расчеты выполнить в диапазоне изменения напряжения

---

Uзи, соответствующемизменению тока IсРешение:В полевом транзисторе с каналом n-типа ток стока имеет зависимость в пологой области выходной характеристики 1)где U_СИнас = U_ЗИ – U_ПОР −напряжение насыщения сток-исток,b − удельная крутизна, мА/В²,и ток стока I_C = 0 при U_ЗИ < U_ПОР . 2) Перепишем (1) в виде 3)тогда условие U_СИ> U_{СИ нас} выполняется, если 4)то есть, для тока стока в диапазоне Iс = 0...20 мА полевой транзистор находится в области насыщения (пологая область), и зависимость тока стока Iс = Iс(Uзи) определяется формулой (1). Для максимального значения тока стока Iс = 20 мА значение напряжения затвор-исток 5)По формуле (1), с учетом (2), проведем расчет зависимости тока стока Iс = Iс(Uзи) в диапазоне напряжения затвор-исток Uзи = 0…8 В.Результаты расчета представлены в таблице 1, а график зависимости Iс = Iс(Uзи) представлен на Рис.1.Таблица 1. Передаточная ВАХ полевого транзистора (b = 11,0 мА/В², Uпор = 6,0 В)

UЗ, В	IС , мА
0 1 2 3 4 5 6 6,25 6,5 6,75 7 7,25 7,5 7,75 8	0 0 0 0 0 0 0 0,34375 1,375 3,09375 5,5 8,59375 12,375 16,84375 22

---

Смотрите также файлы

• Источники английского права.docx

• санктпетербургский государственный университет телекоммуникаций им. Проф. М. А. Бончбруевича.docx

• О прохождении.docx

• 1 один 2 два 3 три.pdf

• Колледж факультет.docx