По условию задачи известно отношение:
ρn/ρi = 10-3, тогда
q·ni∙( μn +μр)= 10-3 ∙q·μn·nn
ni = 2,4·1013 (см-3) собственная концентрация носителей зарядов германия.
где μn=3900(см2/В∙с) - подвижность электронов германия,
μр = 1900 (см2/В∙с) - подвижность дырок германия
ND=nn=ni(μn+μp)μn∙1000=2,4∙1013∙(3900+1900)3900∙1000=3,57∙1013
Исходные данные:
p-n переход на Si.
Т = 300 К
NД = 1016 см-3,
NА = 1015 см-3
Решение
Ni = 1,45·1010 (см-3) - собственная концентрация носителей зарядов кремния
В n-области NД = 1016 >> ni = 1,45·1010
В p-области NA= 1015 >> ni = 1,45·1010
Поэтому можно считать, что nn =NД; pp =NA;
Контактная разность потенциалов равна:
φк0=k∙T∙lnNA∙NДni2=0,026∙ln1016∙10151,452∙1020=0,64 В
Ширина p-n-перехода (рисунок1) – это приграничная область, обеднённая носителями заряда, которая располагается в p- и n-областях
lp-n=lp+ln
lр=2εε0φкq1NA; ln=2εε0φкq1NД
Рисунок 1
Ширина перехода в равновесном состоянии при u=0 равна
Δ0=2ε∙ε0q(1NA+1NД)φк0=2∙11,9∙8,85∙10-141,6∙10-19∙(11016+11015)∙0,64 ==9,63∙10-5 см;
ε=11,9- относительная диэлектрическая проницаемость кремния
ε0=8,85∙10-14Фсм- диэлектрическая проницаемость вакуума
Отношение ширины участков перехода, лежащих в n- и р-областях ∆n/∆p равно
lnlр=NДNA=10161015=3,16;
Исходные данные:
I0=9∙10-14A-величина теплового тока
β=80- коэффициент передачи тока базы биполярного транзистора
Uкэ=10В
С учетом сопротивления базы, прямой ток реального p-n-перехода описывается уравнением:
Iбэ=I0∙(exp(q∙UбэkT)-1)
где q = 1,6∙10 -19 Кл - заряд электрона;
k = 1,38∙10 -23 Дж/К- постоянная Больцмана.
Коэффициент усиления по току равен:
β=IkIБUкэ=10 В
Ik=β∙IБ
Рисунок 1- Входная характеристика биполярного транзистора
Рисунок 2- Управляющая характеристика биполярного транзистора