Сравнителни характеристики на реален и идеален диод
Работни страници
Съдържанието на произведението
Федерална агенция за образование
Държавна образователна институция за висше професионално образование
Владимирски държавен университет
Лаборатория №2
по дисциплината "Физически основи на микроелектрониката"
Сравнителни характеристики на реален и идеален диод
студент от група РЕ-104
1 Дефиниране на задача
Конструирайте и сравнете характеристиките на напрежениетоp-n -преход на реален и идеален диод с даден обратен ток.
2Теоретично въведение
Директният клон на p-n прехода на идеален диод се изгражда по формулите:
, (1)
Основните причини за разликата между прехода CVCp—n –на реален диод от идеален са неотчетените процеси на рекомбинация на носители в обеднения слой и разпределеното базово съпротивление.
В тази работа ще изследваме зависимостта на I–V характеристиката от съпротивлението на основата и разликата между идеалната I–V характеристика и реалната I–V характеристика, дължаща се на спада на напрежението върху основата. Както и зависимостта на базовото съпротивление от концентрацията на носители.Като се вземе предвид спада на напрежението в основата, директният клон на CVC съответства на зависимостите:
, (2)
Полупроводникът от n-тип е основата, тогава Rb се намира по формулата:
, (3)
където е специфичното обемно съпротивление на n-региона, е дебелината на основата (n-регион), е площта на основата.
Обемното съпротивление на n-региона може да се намери като
, (4)
където е зарядът на електрона (), е подвижността на електроните, е концентрацията на електрони.
Като се има предвид това, изразът за основното съпротивление ще изглежда така:
(5)
3 математическо решение
Съгласно заданието изграждаме две I–V характеристики на p-n-преход:реален и идеален диод със стойност на обратен ток Iobr = 10 μA.
CVC p-n преход на идеален диод се изгражда съгласно формула (1).
Характеристиката на напрежението на реалния диод се изгражда по формули (2), като се отчита фактът, че базовото съпротивление се изчислява по израз (5).
За конструкцията е необходимо да се зададат необходимите параметри (разглежда се силициев полупроводник): дебелина на основата, подвижност на електрони, площ на основата, даден обратен ток Iobr = 10 μA. Ние ще изграждаме за различни концентрации на носители в базовия регион.
Фигура-1 CVCr-p - преходина идеализиран диод (1)съгласноформула (1) и реални диоди (2,3) съгласно формули (2) при различни концентрации на носители в базовата област: 3-0,5×10 23 m -3 , 2-10 23 m -3 .
При стойност на тока от 0,6 A и концентрация на електрони10 23 m -3, напрежението на идеален диод:
, истински:
Спадът на напрежението в същото време на основата е 0,053V. Основното съпротивление е 0,088 ома.
Според графиката, при същите първоначални данни, на базата пада напрежение от 0,05 V, а съпротивлението му е 0,083 Ohm.
По този начин стойностите, определени от графиката, съвпадат с тези, изчислени от формулите, което потвърждава правилността на конструкцията на CVC.
Характеристиката ток-напрежениеp-nна диодния преход, както може да се види от Фигура 1, зависи до голяма степен от концентрацията на носители в базовата област. При концентрация от10 23 m -3и със стойност на тока в права посока от 0.6A, спадът на напрежението в базовата област е 0.053V, с спад на напрежението на кръстовището от 0.275V. С увеличаване на концентрацията базовото напрежение ще намалее и действителната характеристика почти ще съвпадне с идеалната. При по-ниски концентрации характеристиките се различават значителнои спадът на напрежението в базовата област не може да бъде пренебрегнат.