Расчёт параметров и характеристик полупроводникового диода и транзистора МДП – типа
Реферат - Радиоэлектроника
Другие рефераты по предмету Радиоэлектроника
ние базы диода Rб, Ом:
(3.6)
где удельное сопротивление базы диода, определяем по рисунку 3.3 .
Рисунок 3.3 Зависимость удельного сопротивления германия и кремния от концентрации примеси при 300К
3.3 Расчет параметров и характеристик диода
Напряжение прокола Uпрок , В:
(3.7)
Напряжение лавинного пробоя Uл, В:
(3.8)
Рабочее обратное напряжение Uобр, В:
(3.9)
где0,7 - коэффициент запаса.
Толщина обедненного слоя l, см:
Генерационный ток перехода Iг, А
(3.10)
Коэффициент лавинного умножения М:
(3.11)
где n эмпирическая константа, для n-Si n=5.
Обратный ток диода , А:
(3.12)
Диффузионная длина неравновесных носителей , cм:
(3.13)
Находим и :
(3.14)
(3.15)
По графикам (рисунок 3.2) определяем подвижности электронов и дырок: ?n=1320 см2/(В*с); ?p=470 см2/(В*с).
Максимальный прямой ток диода и максимальное прямое падение напряжения находят из условия равенства мощности, выделяющейся при протекании тока через диод, и тепловой мощности, отдаваемой в окружающую среду:
Электрическая мощность, выделяющаяся при протекании тока:
Тепловая мощность, отдаваемая в окружающую среду, определяется перепадом температур между p-n переходом и внешней поверхностью корпуса и тепловым сопротивлением корпуса диода.
Равенство величин и дает уравнение
(3.16)
Определяем , Вт:
(3.17)
По ВАХ диода с помощью компьютера находим произведение , т.е. тепловую мощность. Данной точке прямой ВАХ диода удовлетворяют I =75,4 А ; U =0,99 В.
Падение напряжения диода для тока I :
(3.18)
Находим , A:
(3.19)
Определяем коэффициент :
(3.20)
Зависимость описывается соотношением, Ом:
(3.21)
Максимальная плотность тока p-n перехода , мА/см2:
(3.22)
Прямая ветвь ВАХ диода определяется с помощью соотношения:
, где , (3.23)
Результаты расчетов токов и напряжений оформлены в виде таблицы 3.1.
Таблица 3.1 Прямая ВАХ диода
Iд, мАU p-n, ВU Rб, ВUд, В00,000,000,00100,650,040,69200,670,080,75300,680,110,79400,690,150,84500,690,190,88600,700,230,93700,700,270,9775,40,700,290,99
Рисунок 3.4 График зависимости Uд= f(Iд) для прямого напряжения на диоде
Обратную ветвь ВАХ рассчитаем с помощью соотношения:
, (3.24)
где
, (3.25)
(3.26)
(3.27)
Таблица 3.2 Обратная ветвь ВАХ диода
U, ВI, A00,00E+0023,39E-0845,59E-0867,36E-0888,87E-08101,02E-07121,15E-07141,26E-07161,36E-07181,46E-07201,56E-07
Рисунок 3.5 График обратной ветви ВАХ диода Iобр=f(Uобр)
Зависимость описывается формулой:
(3.28)
Результаты расчётов генерационных токов диода представлены в таблице3.3. На основании полученных данных построена зависимость Iг=f(Uобр) (рисунок 3.6).
Таблица 3.3 Зависимость Iг=f(Uобр)
Uобр, ВI г, А03,52E-0826,90E-0849,11E-0861,09E-0781,24E-07101,37E-07121,50E-07141,61E-07161,72E-07181,82E-07201,91E-07
Рисунок 3.6 График зависимости Iг=f(Uобр)
Зависимость коэффициента лавинного умножения от обратного напряжения на диоде описывается формулой:
(3.29)
Таблица 3.4 Зависимость М=f(Uобр)
U, ВM01,0000401,0000801,00011201,00071601,00302001,00912401,02292801,05083201,10413601,20464001,4038
Рисунок 3.7 График зависимости М=f(Uобр)
Зависимость Iдо = f (T) теплового тока диода описывается формулой:
(3.30)
где Iдо (To) ток диода при температуре Т=300о С;
?si = 0,16 К-1;
?T = 20 К.
Таблица 3.5 Зависимость Iдо = f (T)
T, K300320340360380400420Iдо, A1,32*10-103,24*10-97,94*10-81,95*10-64,78*10-51,17*10-32,88*10-2
Рисунок 3.8 График зависимости Iдо = f (T)
Температурную зависимость обратного тока рассчитываем по формуле:
(3.31)
где Т*=10 К. Температурную зависимость обратного тока следует рассчитывать для температур в диапазоне 300…420 К. Обратное напряжение принять равным рабочему обратному напряжению [6].
Таблица 3.6 Зависимость Iобр = f (T)
T, K300320340360380400420I обр, A9,50*10-83,80*10-71,52*10-66,08*10-62,43*10-59,73*10-53,89*10-4
Рисунок 3.9 График зависимости Iобр = f (T)
4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК МДП-ТРАНЗИСТОРА
Исходные данные для расчетов:
Zк=1500*10-4 см ширина п/п структуры;
Lk=6*10 -4 см длина канала;
d=0,16*10-4 см толщина оксидного слоя (изолятора затвора);
Na=6*1015 см -3 концентрация акцепторов в подложке;
Nпов=1,2*1011 см -2 поверхностная плотность за