Считая, что из полупроводников изготовлен p-n-переход, определить:
контактную разность потенциалов;
ширину обедненных областей и ширину области пространственного заряда;
величину заряда на ед.площади;
величину барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении Uобр=-5 В
коэффициенты диффузии и диффузионную длину носителей заряда;
ток насыщения
Решение
Контактную разность потенциалов определим как разность уровней Ферми в полупроводниках с различным типом проводимости:
φk=εFn-εFpq=kT2qlnnnpppnnp
φk=1.38*10-23*3702*1.602*10-19ln52,2*1019*23*102144,2*1019*1,002*1019=0,126 B
Ширина обедненной зоны определяется выражением:
Wp=2εε0φkqpp21pp+1nn
Wn=2εε0φkqnn21pp+1nn
Wp=2*16,0*8.854*10-12*0,1261.602*10-19*23*10212123*1021+152,2*1019=1,47*10-8 м
Wn=2*16,0*8.854*10-12*0.1261.602*10-19*52,2*10192123*1021+152,2*1019=64,6*10-8 м
Ширина ОПЗ: W=Wn++Wp=(1,47+64,6)*10-8=66,07*10-8 м
Величины заряда на ед.площади по обе стороны перехода равны:
qp=qNaWp=1.602*10-19*23*1021*1,47*10-8=54,2*10-6 Кл
qn=qNdWn=1.602*10-19*8*1019*64,6*10-8=8,28*10-6 Кл
Величина барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении Uобр=-5 В:
Сбар=Sqεε021Na+1Ndφk-U
Сбар=3*10-6*1.602*10-19*16,0*8.854*10-122123*1021+18*10190.126+5=39,85*10-12 Ф
Коэффициенты диффузии и диффузионную длину носителей заряда:
Dp=kTqμp=1.38*10-23*3701.602*10-19*0.275=8,76*10-3м2с
Dn=kTqμn=1.38*10-23*3701.602*10-19*0.215=6,85*10-3м2с
Ток насыщения
I0=SqDppnLp+DnnpLn
Lp=Dpτp=8,76*10-3*1,0*10-3=2,96*10-3 м
Ln=Dnτn=6,85*10-3*1,0*10-3=2,62*10-3 м
I0=3*10-6*1.602*10-19*8,76*10-3*44,2*10192,96*10-3+6,85*10-3*1,002*10192.62*10-3=641,3*10-6 A