|  Расчёт параметров и характеристик полупроводникового диода и транзистора МДП – типа |
(3.22)
Прямая ветвь ВАХ
диода определяется с помощью соотношения:
, где , (3.23)
Результаты расчетов токов и
напряжений оформлены в виде таблицы 3.1.
Таблица 3.1 Прямая ВАХ диода
|
|
Iд, мА
|
U p-n, В
|
U Rб, В
|
Uд, В
|
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
|
10
|
0,65
|
0,04
|
0,69
|
|
20
|
0,67
|
0,08
|
0,75
|
|
30
|
0,68
|
0,11
|
0,79
|
|
40
|
0,69
|
0,15
|
0,84
|
|
50
|
0,69
|
0,19
|
0,88
|
|
60
|
0,70
|
0,23
|
0,93
|
|
70
|
0,70
|
0,27
|
0,97
|
|
75,4
|
0,70
|
0,29
|
0,99
|
Рисунок 3.4
График зависимости Uд= f(Iд) для прямого
напряжения на диоде
Обратную ветвь
ВАХ рассчитаем с помощью соотношения:
,
(3.24)
где
,
(3.25)
(3.26)
(3.27)
Таблица 3.2 Обратная ветвь ВАХ диода
|
|
U, В
|
I, A
|
|
0
|
0,00E+00
|
|
2
|
3,39E-08
|
|
4
|
5,59E-08
|
|
6
|
7,36E-08
|
|
8
|
8,87E-08
|
|
10
|
1,02E-07
|
|
12
|
1,15E-07
|
|
14
|
1,26E-07
|
|
16
|
1,36E-07
|
|
18
|
1,46E-07
|
|
20
|
1,56E-07
|
Рисунок 3.5 График
обратной ветви ВАХ диода Iобр=f(Uобр)
Зависимость описывается формулой:
(3.28)
Результаты расчётов генерационных токов диода представлены в
таблице 3.3. На основании полученных данных построена зависимость Iг=f(Uобр) (рисунок 3.6).
Таблица 3.3 Зависимость
Iг=f(Uобр)
|
Uобр, В
|
I г, А
|
|
0
|
3,52E-08
|
|
2
|
6,90E-08
|
|
4
|
9,11E-08
|
|
6
|
1,09E-07
|
|
8
|
1,24E-07
|
|
10
|
1,37E-07
|
|
12
|
1,50E-07
|
|
14
|
1,61E-07
|
|
16
|
1,72E-07
|
|
18
|
1,82E-07
|
|
20
|
1,91E-07
|
Рисунок 3.6 График зависимости Iг=f(Uобр)
Зависимость коэффициента лавинного умножения от обратного
напряжения на диоде описывается формулой:
(3.29)
Таблица 3.4 Зависимость М=f(Uобр)
|
U, В
|
M
|
|
0
|
1,0000
|
|
40
|
1,0000
|
|
80
|
1,0001
|
|
120
|
1,0007
|
|
160
|
1,0030
|
|
200
|
1,0091
|
|
240
|
1,0229
|
|
280
|
1,0508
|
|
320
|
1,1041
|
|
360
|
1,2046
|
|
400
|
1,4038
|
Рисунок 3.7 График зависимости М=f(Uобр)
Зависимость Iдо = f (T) теплового тока диода описывается формулой:
(3.30)
где Iдо (To) – ток диода при температуре
Т=300о С;
αsi
= 0,16 К-1;
ΔT = 20° К.
Таблица 3.5 Зависимость Iдо = f (T)
|
T, K
|
300
|
320
|
340
|
360
|
380
|
400
|
420
|
|
I до, A
|
1,32*10-10
|
3,24*10-9
|
7,94*10-8
|
1,95*10-6
|
4,78*10-5
|
1,17*10-3
|
2,88*10-2
|
Рисунок 3.8 График зависимости Iдо = f (T)
Температурную зависимость обратного тока рассчитываем по
формуле:
(3.31)
где
Т*=10° К. Температурную зависимость обратного тока следует рассчитывать для
температур в диапазоне 300…420 К. Обратное напряжение принять равным рабочему
обратному напряжению [6].
Таблица 3.6 Зависимость Iобр = f (T)
|
T, K
|
300
|
320
|
340
|
360
|
380
|
400
|
420
|
|
I обр, A
|
9,50*10-8
|
3,80*10-7
|
1,52*10-6
|
6,08*10-6
|
2,43*10-5
|
9,73*10-5
|
3,89*10-4
|
Рисунок 3.9 График зависимости Iобр = f (T)
4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК МДП-ТРАНЗИСТОРА
Исходные данные для расчетов:
Zк=1500*10-4 см — ширина
п/п структуры;
Lk=6*10 -4 см —
длина канала;
d=0,16*10-4 см —
толщина оксидного слоя (изолятора затвора);
Na=6*1015 см -3
— концентрация акцепторов в подложке;
Nпов=1,2*1011 см -2
— поверхностная плотность зарядов;
hист=4*10-4 см —
толщина истока;
Lист=7*10-4 см —
длина истока;
hcток=4*10-4 см
— толщина стока;
Lсток=7*10-4 см — длина
стока;
Rt=40 К/Вт — тепловое
сопротивление корпуса.
Напряжение смыкания, В:
(4.1)
где q — заряд электрона;
j f = 0,38 В — потенциал уровня Ферми.
Удельная емкость «затвор-канал», Ф:
(4.2)
где = 4 — диэлектрическая проницаемость диоксида
кремния.
Ширина обедненного слоя в канале при Uзи =0, м:
(4.3)
Плотность заряда нескомпенсированных
ионизированных атомов примеси в подложке, Кл/см2:
(4.4)
Плотность заряда на
границе диэлектрик-полупроводник, Кл/см2:
(4.5)
Крутизна, А/В:
(4.6)
где =0,15 м2∙В-1∙с-1—
подвижность электронов в канале.
Пороговое напряжение
транзистора, В:
(4.7)
Коэффициент К:
(4.8)
Паразитные емкости затвора,
Ф:
(4.9)
где Sз=Zk*Lk — площадь
затвора.
Сопротивление стока и
истока, Ом:
(4.10)
где — удельное сопротивление канала.
Таблица 4.1 Передаточная
характеристика полевого транзистора
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рисунке 4.1
построено семейство передаточных характеристик транзистора для значений
напряжения между стоком и истоком 1, 2, 4 В.
Рисунок
4.1 Стоко-затворная характеристика полевого транзистора
Семейство стоковых (выходных)
характеристик МДП-транзистора с индуцированным каналом строим путём совмещения
двух областей его ВАХ: триодной и области насыщения.
|
U си
, В
|
I с
, А
|
I с
, А
|
I с
, А
|
|
0
|
0.00
|
0.00
|
0.00
|
|
20
|
0.75
|
0.52
|
0.22
|
|
40
|
1.09
|
0.86
|
0.50
|
|
60
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
80
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
100
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
120
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
140
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
160
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
180
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
200
|
1.20
|
0.97
|
0.61
|
|
U зи
=
|
6 В
|
4 В
|
0 В
|
Таблица 4.2 Семействo стоковых характеристик МДП-транзистора
Рисунок
4.2 Семействo выходных вольт-амперных
характеристик полевого транзистора
ВЫВОДЫ
В результате
расчетов параметров и характеристик полупроводниковых приборов были получены
результаты, не противоречащие справочным данным.
При расчете
параметров и характеристик полупроводникового выпрямительного диода обратный
ток , напряжение
лавинного пробоя =. В результате построений
характеристик диода были получена типичная вольтамперные характеристики
кремниевого диода при 300К. Также была рассчитана зависимость генерационного
тока p-n перехода от обратного напряжения.
В ходе расчетов
параметров и характеристик МДП-транзистора были получены значения основных параметров:
пороговое напряжение , напряжение смыкания , сопротивление стока и истока rи=rс=42,07 Ом. В результате построений характеристик МДП-транзистора
были получены типичные вольтамперные характеристики транзистора МДП-типа с
индуцированным каналом n-типа.
Из полученных
результатов можно сделать вывод, что полупроводниковый выпрямительный диод
можно использовать в качестве вентиля, так как обратный ток через диод при
расчете оказался равным .
Список ссылок
1. Исаков Ю.А., Руденко В.С.
Промышленная электроника на базе полупроводниковой техники — М.: Высшая школа,
1975г. — 328с.
2. Тугов Н.М., Глебов Б.А.
Полупроводниковые приборы — М.:Энергоатомиздат,1990г.— 576с.
3. Батушев В.А. Электронные
приборы – М.: Высшая школа,1980г.— 383с.
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М.
Электроника – М.: Высшая школа,1991г.— 617с.
5. Пасынков В.В., Чиркин Л.К.
Полупроводниковые приборы – М.: Высшая школа,1987г.— 479с.
6. Методические указания к
курсовому проектированию по курсу “ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА” / Сост.: А.В. Переверзев,
О.Н.
Переверзева — Запорожье: ЗГИА, 2000. – 36 с.
Страницы: 1, 2
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх