Наноэлектроника. Практикум. Евсевичев.. Физических процессов в микро и наноэлектронике Лабораторный

• Название: Физических процессов в микро и наноэлектронике Лабораторный
• Дата: 03.03.2022
• Размер: 1.21 Mb.
• Имя файла: Наноэлектроника. Практикум. Евсевичев..pdf
• Тип: Практикум; #381547
• страница: 6 из 6

Расчет диффузионной емкости контакта
двух полупроводников
Приложение к контакту двух полупроводников прямого напряжения будет определять инжекцию дырок в
n-область, а электронов в
p-область. В результате этого в приконтактной области будет формироваться объемный заряд подвижных носителей, который будет образовывать диффузионную емкость.
Так как величина этой емкости будет зависеть от приложенного напряжения, то можно записать:
du
dQ
C
d

,
(5.31) где
C
d
– диффузионная емкость;

61
Q – объемный заряд, образуемый избыточными дырочными и электронными носителями;
u – напряжение, приложенное к контакту двух полупроводников.
Величина объемного заряда определится:














1
p
1
n
L
0
0
L
dx
)
x
(
n
dx
)
x
(
p
S
e
Q


, (5.32) где
S – площадь контакта двух полупроводников;
)
x
(
n

и
)
x
(
p

– избыточные концентрации электронов в
p-области и дырок в n-области.
Избыточные концентрации определятся:

























1
n
po
k
no
po
p
L
x
exp
n
)
u
(
T
k
e
exp
n
n
)
x
(
n
)
x
(
n


, (5.33)



























1
p
no
k
po
no
n
L
x
exp
p
)
u
(
T
k
e
exp
p
p
)
x
(
p
)
x
(
p


. (5.34)
Подставляя значения избыточных концентраций в выражение объемного заряда в приконтактной области и интегрируя, получим:














































exp
1
1
n
)
u
(
T
k
e
exp
n
L
)
1
(exp
p
)
u
(
T
k
e
exp
p
L
eS
Q
po
k
no
1
n
no
k
po
1
p


. (5.35)
Дифференцируя это выражение по напряжению
u, получим выражение для диффузионной емкости:
.
)
u
(
T
k
e
exp
n
71
,
2
L
)
u
(
T
k
e
exp
p
L
T
k
S
e
71
,
2
du
dQ
C
k
no
1
n
k
po
1
p
2
d






























(5.36)

62
Лабораторное задание
1. В качестве исходных данных для моделирования использовать результаты, полученные в лабораторной работе №4 и сведения из таблицы 5.1.
Таблица 5.1
Данные для расчета параметров
Материал Si
μ
n
, м
2
/(В·с) 0,15
μ
p
, м
2
/(В·с) 0,045
τ
n
, нс 1,61
τ
p
, нс 0,74 2. Рассчитать значения диффузионной длины носителей заряда в приконтактной области.
3. Рассчитать и построить графики изменения значения эквивалентной диффузионной длины дырочных и электронных носителей от приложенного напряжения.
4.
Рассчитать и построить график вольтамперной характеристики контакта двух полупроводников.
5. Рассчитать и построить график изменения диффузионной емкости контакта двух полупроводников от приложенного прямого напряжения.
Вопросы для самостоятельной работы
1. Диффузионная длина и эквивалентная диффузионная длина носителей заряда.
2. Виды токов в контакте двух полупроводников и механизмы движения носителей заряда, обусловливающих эти токи.
3. Физический смысл диффузионной емкости.
4. Контактная разность потенциалов и физическая основа ее образования.

63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Марголин, В. И. Физические основы микроэлектроники : учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. И. Марголин,
В.А. Жабрев, В.А. Тупик. — М. : Издательский центр «Академия»,
2008. — 400 с.
2. Ткачева, Т. М. Физические основы микроэлектроники : учебное пособие / Т. М. Ткачева. – М. : МАДИ, 2015. – 188 с.
3. Игумнов, В. Н. Физические основы микроэлектроники : учебное пособие / В. Н. Игумнов. – М.-Берлин : Директ-Медиа, 2014.
– 358 с.
4. Базир, Г. И. Физические основы микроэлектроники : учебное пособие, ч. 1. / Г. И. Базир. – Ульяновск : УлГТУ, 2006. – 115 с.

Учебное издание
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКЕ
Лабораторный практикум
Составители: ЕВСЕВИЧЕВ Денис Александрович
САМОХВАЛОВ Михаил Константинович
Редактор Н.А. Евдокимова
Подписано в печать 15.12.2017. Формат 60×84/16.
Усл. п. л. 3,72. Тираж 75 экз. Заказ 425.
ЭИ №1079.
Ульяновский государственный технический университет
432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.
ИПК «Венец» УлГТУ. 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.