Расчёт параметров и характеристик полупроводникового диода и транзистора МДП – типа
Реферат - Радиоэлектроника
Другие рефераты по предмету Радиоэлектроника
µлей заряда, которые могут преодолеть потенциальный барьер и перейти в соседнюю область диода, где они окажутся неосновными носителями. Этот процесс называется инжекцией неосновных носителей заряда через p-n-переход. Типичная ВАХ полупроводникового диода изображена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 ВАХ полупроводникового диода
1.3 Обратное включение диода
Обратный ток диода, как видно из рисунка 1.2, начиная с очень малых значений обратного напряжения, не будет изменяться с изменением напряжения. Этот неизменный с изменением напряжения обратный ток через диод, называемый током насыщения, объясняется экстракцией неосновных носителей заряда из прилегающих к переходу областей. Это приводит к уменьшению граничной концентрации неосновных носителей заряда около p-n-перехода и дальнейшему расширению области пространственного заряда из-за увеличения потенциального барьера.[3]
Схема обратного включения диода показана на рисунке1.3.
Рисунок 1.3 Обратное включение полупроводникового диода
- ТРАНЗИСТОРЫ МДП-ТИПА
2.1 Конструкция и принцип действия
Типичная конструкция МДП-транзистора с индуцированным р-каналом изображена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Структура МДП-транзистора
На рисунке подписаны: 1 область истока; 2 р-канал; 3 металлизация затвора; 4 диэлектрик; 5 область стока; 6 подложка; 7 область пространственного заряда (ОПЗ); 8 металлизация подложки.
Стоковая и истоковая р-области совместно с индуцированным р-каналом образуют выходную цепь МДП-транзистора. Управление выходной мощностью обеспечивается изменением напряжения на затворе: если напряжение на затворе станет более отрицательным, то сопротивление канала уменьшится и при заданном напряжении на стоке выходной ток увеличится.[4]
Транзистор, у которого канал создаётся вследствие приложенного напряжения на затворе, называется транзистором с индуцированным каналом. Однако может быть транзистор и со встроенным каналом. В этом случае канал заранее создаётся технологическими методами.
Следует отметить, что МОП транзистор со встроенным каналом может работать в режиме обеднения и обогащения.[5]
- Условные графические обозначения МОП транзисторов
Существуют различные графические обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом n-типа и p-типа (рисунок 2.2 а, б) и с индуцированным каналом n-типа и p-типа (рисунок 2.3 а, б).
а) б)
Рисунок 2.2 Условные графические обозначения МОП транзисторов с индуцированным каналом n-типа (а) и p-типа (б)
а) б)
Рисунок 2.3 Условные графические обозначения МОП транзисторов со встроенным каналом n-типа (а) и p-типа (б)
3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
3.1 Исходные данные
Расчёты параметров и характеристик диода выполняем в предположении, что диод является кремниевым и имеет кусочно-однородную структуру типа p+-n.
Исходные данные для расчетов: геометрия кристалла параллелепипед с квадратным основанием А=1 см, толщина пластины h = 300 мкм, толщина базы б=280 мкм, концентрация Nб=1014 см-3 примесных атомов в исходном кристалле; концентрация примесных атомов в эмиттерной области Nэ=1018 см-3; время жизни неравновесных носителей в исходном кремнии б= 10 мкс; тепловое сопротивление корпуса диода RТ= 1,5 К/Вт.
3.2 Модель выпрямительного диода
Наиболее распространенная в теории электрических цепей модель полупроводникового диода, достаточно полно учитывающая особенности его нелинейной вольт-амперной характеристики, модернизированная модель Эберса-Молла (рисунок 3.1). Данная модель включает барьерную и диффузионную ёмкости диода (Сбд , Сдд ), ток p-n-перехода (Ip-n), сопротивление базы диода (Rб) и сопротивление утечки (Rу).
Рисунок 3.1 Модель Эберса - Молла полупроводникового диода
Тепловой потенциал ?т , В:
Т = КТ/q=1,3810-23300/1,610-19=0,026 (3.1)
где K постоянная Больцмана;
T абсолютная температура в кельвинах;
q заряд электрона.
Коэффициент диффузии дырок в базе Dpб ,см2/с:
Dpб=•?т=470•0,026= 12,22 (3.2)
где =470 (см2/В*с) подвижность дырок, которая определена по рисунку 3.2.
Рисунок 3.2 Зависимость подвижности электронов и дырок от концентрации примеси кремния при 300К
Тепловой ток диода Iдо, А :
(3.3)
где концентрация собственных носителей в полупроводнике;
площадь p-n перехода.
Контактная разность потенциалов ?к, В:
(3.4)
Барьерная емкость диода Сб0, Ф:
(3.5)
Сопротивле