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.
