Расчёт параметров и характеристик полупроводникового диода и транзистора МДП – типа

2.2 Условные графические обозначения МОП – транзисторов

Существуют различные графические обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом n-типа и p-типа (рисунок 2.2 а, б) и с индуцированным каналом n-типа и p-типа (рисунок 2.3 а, б).

а) б)

Рисунок 2.2 Условные графические обозначения МОП – транзисторов с индуцированным каналом n-типа (а) и p-типа (б)

а) б)

Рисунок 2.3 Условные графические обозначения МОП – транзисторов со встроенным каналом n-типа (а) и p-типа (б)

3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА

3.1 Исходные данные

Расчёты параметров и характеристик диода выполняем в предположении, что диод является кремниевым и имеет кусочно-однородную структуру типа p+-n.

Исходные данные для расчетов: геометрия кристалла — параллелепипед с квадратным основанием А=1 см, толщина пластины h = 300 мкм, толщина базы wб=280 мкм, концентрация Nб=1014 см-3 примесных атомов в исходном кристалле; концентрация примесных атомов в эмиттерной области Nэ=1018 см-3; время жизни неравновесных носителей в исходном кремнии tб= 10 мкс; тепловое сопротивление корпуса диода RТ= 1,5 К/Вт.

3.2 Модель выпрямительного диода

Наиболее распространенная в теории электрических цепей модель полупроводникового диода, достаточно полно учитывающая особенности его нелинейной вольт-амперной характеристики, — модернизированная модель Эберса-Молла (рисунок 3.1). Данная модель включает барьерную и диффузионную ёмкости диода (Сбд , Сдд ), ток p-n-перехода (Ip-n), сопротивление базы диода (Rб) и сопротивление утечки (Rу).

Рисунок 3.1 Модель Эберса - Молла полупроводникового диода

Тепловой потенциал φт , В:

j Т = КТ/q=1,38·10-23·300/1,6·10-19=0,026 (3.1)

где K — постоянная Больцмана;

T — абсолютная температура в кельвинах;

q — заряд электрона.

Коэффициент диффузии дырок в базе Dpб ,см2/с:

Dpб=∙φт=470∙0,026= 12,22 (3.2)

где =470 (см2/В*с) — подвижность дырок, которая определена по рисунку 3.2.

Рисунок 3.2 Зависимость подвижности электронов и дырок от концентрации примеси кремния при 300К

Тепловой ток диода Iдо, А :

(3.3)

где — концентрация собственных носителей в полупроводнике;

— площадь p-n перехода.

Контактная разность потенциалов φк, В:

(3.4)

Барьерная емкость диода Сб0, Ф:

(3.5)

Сопротивление 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)

где 0,7 - коэффициент запаса.

Толщина обедненного слоя l, см:

1	2	3	4	5	6