Расчет параметров ступенчатого p-n перехода

Наиболее  распространенная схема стабилизатора  постоянного напряжения на кремниевом стабилитроне приведена на рис. 2.4.

                   

Схема представляет собой  делитель напряжения, состоящий из резистора  и стабилитрона.

При изменении питающего  напряжения  напряжение на стабилитроне и соответственно на сопротивлении нагрузки  изменяется незначительно, в чем и выражается стабилизирующее действие схемы. Из рисунка следует, что стабилитрон  включен на обратное напряжение, которое поступает на вход схемы. С помощью резистора  устанавливается рабочий режим стабилитрона, т. е. такой режим, когда при холостом ходе (отключении ) в цепи стабилитрона протекает ток , которому соответствует напряжение стабилизации  (точка  на рис. 2.2). Для повышения температурной стабильности работы схемы стабилизатора последовательно со стабилитроном  включают в прямом направлении  дополнительный диод . С повышением температуры уменьшается прямое падение напряжения на диоде , а на обратно включенном р–n-переходе стабилитрона   – возрастает.    

При колебаниях температуры  напряжения на стабилитроне  и диоде  изменяются с различными знаками, так как ТКН стабилитрона положителен, а германиевого диода  – отрицателен. За счет такой компенсации напряжений обеспечивается температурная стабильность схемы

Вместе  с тем схема (рис. 2.4) может обеспечивать стабилизацию напряжения маломощной нагрузки с током, не превышающим 20 % тока стабилизации  стабилитрона . Поэтому такая схема используется, как правило, в качестве источника опорного напряжения в других типах стабилизаторов напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

заключение

Т.о. в ходе проведения курсового  исследования было установлено, что  наиболее широко распространены следующие типы p-n-переходов: точечные, сплавные, диффузионные и эпитаксиальные, рассмотрены особенности технологических процессов изготовления этих переходов. Опираясь на исходные данные была рассчитана максимальная проницаемость p-n-перехода, которая составила: l₀=5,489845∙10^-14 м. В третьей главе курсового проекта кратко изложены основные подходы к определению особенностей поведения стабилитрона при тунельнном пробое, введено понятие тунельнный пробой p-n перехода и понятие стабилитрон.

 

Приложение

Обозначения основных величин, принятые в работе

 

E_c   - энергия соответствующая дну запрещённой зоны

E_F                  - фермиевская энергия

E_k   - энергетическая ступень, образующаяся в p–n-переходе

E_max   - максимальная напряжённость электрического поля

E_v   - энергия соответствующая потолку валентной зоны

F_i   - электрическая энергия

F_ip (F_in)  - электростатическая энергия в p (n)-области

j                    - плотность тока

j_g0   - плотность тока термогенерации носителей заряда

j_ngp0 (j_pgp0) - плотность дрейфового тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)

j_ngup0 (j_pgup0) - плотность диффузионного тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)

j_z0   - плотность тока рекомбинации носителей заряда

l₀                    - ширина р-n перехода.

l_n0 (l_p0)   - ширина n (p) -области p-n-перехода

L_s                  - дебаевская длина

N      - результирующая концентрация примеси

n (p)   - концентрация электронов (дырок) в полупроводнике

n₀ (p₀)   - равновесная концентрация электронов (дырок) в полупроводнике

N_a (N_d)           - концентрация акцепторной (донорной) примеси.

n_i                   - собственная концентрация носителей заряда

n_n (n_p )            - концентрация электронов в n (р) области

n_no (n_po)          - равновесная концентрация электронов в n (р) области

N_Э (N_Б)           - абсолютная величина результирующей примеси в эмиттере (базе)

P(x)   - распределение плотности объёмного заряда

p_p (p_n)             - концентрация дырок в р (n) области

p_po (p_no)          - равновесная концентрация дырок в р (n) области

p_Э (p_Б)   - плотность объёмного заряда

q, e   - заряд электрона

T   - температура окружающей среды

V_k   - энергия контактного поля

ε                    - напряженность электрического поля

ε   - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника

ε₀   - диэлектрическая постоянная воздуха

μ_n (μ_p)            - подвижность электронов (дырок)

τ_ε    - время диэлектрической релаксации

φ                   - электрический потенциал

φ_k                  - контактная разность потенциалов

φ_T                          - температурный потенциал

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ 
ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел. –М.: Мир, 1981;
2. Блейкмор Дж. Физика твердого тела. –М.: Мир, 1988;
3. Гранитов Г.И. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы. –М.: Сов. радио, 1977;
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное издание. –М.: Высшая школа, 1991;
5. Давыдов А.С. Квантовая механика. –М.: Физматгиз, 1963;
6. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 т. –М.: Наука, 1979. Т.3;
7. Фистуль В.И, Введение в физику полупроводников. –М.: Высшая школа, 1984;
8. Электроника. Энциклопедический словарь. –М.: Советская энциклопедия, 1991.

¹ Антизапирающим называют приконтактный слой, обогащённый свободными носителями заряда.

² Отношение изменения концентрации носителей заряда к расстоянию на котором это изменение происходит называется градиентом концентрации: grad n = ?n/?x = dn/dx

³ Диффузионным током называют ток, вызванный тепловым движением электронов.

⁴ Ток, созданный зарядами, движущимися в полупроводнике из-за наличия электрического поля и градиента потенциала называется дрейфовым током.

⁵ Отсутствие вырождения характеризует существенная концентрация носителей заряда собственной электропроводности.