- •Математические модели радиокомпонент Методические указания к лабораторным работам
- •Оглавление
- •Ключевая задача №1
- •Рекомендуемая учебно-методическая литература
- •1.4 Задание к выполняемой работе
- •1.5 Содержание отчета
- •2.1 Цель работы
- •2.2 Подготовка к работе
- •Модели электростатических полей
- •Модели электрического тока в полупроводниках
- •Модели резисторов
- •Омические контакты
- •Длина l
- •2.3 Краткие теоретические сведения
- •2.3.1 Справочные данные для расчетов моделей подвижностей и удельных сопротивлений для различных полупроводниковых материалов
- •2.3.2 Поверхностное сопротивление резистивного слоя и коэффициент формы резистора.
- •Рекомендуемая учебно-методическая литература
- •2.5 Содержание отчета
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Подготовка к работе
- •Модели неравновесных процессов в полупроводниках
- •Основные физические одномерные модели резких p-n переходов
- •Физическая схемотехническая модель реального диода (для программы pspice)
- •Рекомендуемая учебно-методическая литература
- •3.4 Задание к выполняемой работе
- •Часть 1
- •Часть 2
- •Часть 3
- •5. Содержание отчета
- •4.1 Цель работы
- •Модель Гуммеля-Пуна для бт в программе pspice
- •4.3 Краткие теоретические сведения
- •Рекомендуемая учебно-методическая литература
- •4.4. Задание к выполняемой работе
- •Часть 1 Исследование модели тока связи бт
- •Часть 2 Исследование основных параметров бт
- •Раздел 3 Исследование модели Эберса-Молла
- •Раздел 4 Исследование модели Гуммеля-Пуна
- •5. Содержание отчета
- •Математические модели радиокомпонент
Ключевая задача №1
Предположим, что в некотором полупроводнике собственная концентрация равна 8 мкм-3. Не меняя температуры полупроводника, его залегировали донорной примесью с концентрацией 12 мкм-3, которая полностью ионизовалась, а затем полупроводник перешел в состояние термодинамического (теплового) равновесия. Спрашивается – чему в данном случае равна концентрация основных и неосновных носителей заряда?
Студент решил задачу следующим образом. В начальный момент (без легирования)n=p=ni=8. После введения донорной примеси, которая полностью ионизовалась, в зоне проводимости добавилось 12 электронов/мкм3, а в валентной зоне остались те же 8 дырок/мкм3. Таким образом, в примесном полупроводнике концентрация основных носителей составит 8+12=20электронов/мкм3, а неосновных – 8 дырок/мкм3.
Преподаватель предложил студенту записать основные теоретические соотношения для нахождения концентраций носителей в полупроводниках в состоянии равновесия и проверить их на данном числовом примере. Студент быстро ответил: «Первое фундаментальное уравнение – это уравнение электронейтральности. Т.е. сумма всех положительных зарядов должна равняться сумме всех отрицательных зарядов в любой произвольно выбранной точке полупроводника. Из отрицательных зарядов у нас есть только подвижный заряд электронов. Их ровно 20 шт. на 1 мкм3. Считаем положительный заряд. Он состоит из подвижного заряда дырок. Их 8 шт. И неподвижного заряда ионизированных доноров. По условию их 12шт. Очевидно, что уравнение электронейтральности выполняется. Вторым фундаментальным уравнением является уравнение закона сохранения масс. Т.е. в состоянии равновесия в любой момент времени произведение концентраций основных и неосновных носителей должно быть равно квадрату собственной концентрации. Произведение подвижных носителей у нас 20*8=160, а квадрат собственной концентрации равен 8*8=64. Но 64 не равно 160! Что-то здесь не так…». Студент задумался.
В чем же дело и правильно ли была решена исходная задача?
Рекомендуемая учебно-методическая литература
Основная:
Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника.— //М., Питер, 2003, стр.67-77;
Булычев А.Л., Лямин П.М., Тулинов Е.С. Электронные приборы.— //М. Лайт ЛТД 2000, стр.5-14;
Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. Под ред. Н.Д. Федорова —// М., Радио и связь 1998, стр. 11-21;
Терехов В.А. Задачник по электронным приборам. — //М., Энергоатомиздат, 1983, 2-е изд. стр.91-116;
Калинин С.В. МУ по курсу «Физические основы электроники» — // Новосибирск, СибГУТИ, 2004;
Конспект лекций
Дополнительная литература
Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника— // М., Высшая школа 1991, стр. 51-66,87-92;
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники —// 2 издание, М., Лаборатория Базовых Знаний, 2000, стр.25-42
Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники. Задачи и вопросы.—// М., Высшая школа, 1990, стр. 43—52
Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем // М., Мир, 1989, стр.16-80;
Сайт ФТИ им А.Ф.Иоффе РАН (www.ioffe.rssi.ru) "Electronic archive. New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties”- г. С.-Петербург. 2002
Линч П., Николайдес А. Задачи по физической электронике (с решениями и комментариями) —// М., Мир 1975, стр. 68-97, 126-146
Морозова И.Г. Физика электронных приборов—// М., Атомиздат, 1980, стр. 3-30