百度怎样建设网站,盐城公司网站建设,百度seoo优化软件,设计精美的中文网站热平衡时的能带和载流子浓度
例 一硅晶掺入每立方厘米10^{16}个砷原子#xff0c;求室温下(300K)的载流子浓度与费米能级。 需要用到的公式包括1.本征载流子浓度公式 2.从导带底算起的本征费米能级 2.从本征费米能级算起的费米能级
载流子输运现象
例1:计算在300K下#x…热平衡时的能带和载流子浓度
例 一硅晶掺入每立方厘米10^{16}个砷原子求室温下(300K)的载流子浓度与费米能级。 需要用到的公式包括1.本征载流子浓度公式 2.从导带底算起的本征费米能级 2.从本征费米能级算起的费米能级
载流子输运现象
例1:计算在300K下一迁移率为 1000 c m 2 / ( V ⋅ s ) 1000cm^2/(V\cdot s) 1000cm2/(V⋅s)的电子的平均自由时间和平均自由程。设 m n 0.26 m 0 m_n0.26m_0 mn0.26m0 需要用到的公式包括1.迁移率的计算公式 μ n q t a u c m n \frac{\mu_n}{q}\frac{tau_c}{m_n} qμnmntauc 2.能量均分理论得到的电子动能表达式 1 2 m n v t h 2 3 2 k T \frac{1}{2}m_nv_{th}^{2}\frac{3}{2}kT 21mnvth223kT 3.平均自由程的计算式 l t h v t h ∗ τ c l_{th}v_{th}*\tau_c lthvth∗τc 4. m 0 0.91 × 1 0 − 30 m_00.91 \times 10^{-30} m00.91×10−30 5. q 1.6 × 1 0 9 q1.6\times 10^9 q1.6×109 5.室温kt0.026eVkt/q0.026V$
例2:一n型硅晶掺入每立方厘米 1 0 1 6 10^16 1016个磷原子求其在室温下的电阻率。
需要使用到的公式包括1.浅掺杂能级下的完全电离 2.电导率公式 σ J E q ( n μ n p μ p ) \sigma\frac{J}{E}q(n\mu_np\mu_p) σEJq(nμnpμp) 3.电导率与电阻率的关系式
例3:一硅晶样品掺入每立方厘米 1 0 1 6 10^16 1016个磷原子若样品的 W 500 μ m , A 2.5 × 1 0 − 3 c m 2 , I 1 m A , B Z 1 0 − 4 W b / c m 2 求其霍耳电压。需要用到的公式包括 1. n 型半导体霍尔系数的表达式 W500\mu m,A2.5\times10^{-3}cm^2,I1mA,B_Z10^{-4}Wb/cm^2求其霍耳电压。 需要用到的公式包括1.n型半导体霍尔系数的表达式 W500μm,A2.5×10−3cm2,I1mA,BZ10−4Wb/cm2求其霍耳电压。需要用到的公式包括1.n型半导体霍尔系数的表达式R_H-\frac{1}{np}$ 2.霍尔电压的计算公式 E y V H W E_y\frac{V_H}{W} EyWVH p J p B z q E y I A B Z q V H W I B z W q V H A p\frac{J_pB_z}{qE_y}\frac{\frac{I}{A}B_Z}{q\frac{V_H}{W}}\frac{IB_zW}{qV_HA} pqEyJpBzqWVHAIBZqVHAIBzW
例4:假设T300K 一个n型半导体中电子浓度在0.1cm的距离中从$1\times 10{18}cm{-3}至 7 × 1 0 17 c m 3 7\times 10^{17}cm^{3} 7×1017cm3作线性变化计算扩散电流密度。假设电子扩散系数D_n22.5cm^2/s。 需要用到的公式包括1.扩散电流密度的计算公式电子扩散电流密度 J n − q F q D n d n d x J_n-qFqD_n\frac{dn}{dx} Jn−qFqDndxdn总电流密度 J n q μ n E q D n d n d x J_nq\mu_nEqD_n\frac{dn}{dx} JnqμnEqDndxdn
例5:室温下少数载流子(空穴)于某一点注入一个均匀的n型半导体中施加一个50V/cm的电场于其样品上且电场在100us内将这些少数载流子移动了1cm。求少数载流子的漂移速率及扩散系数。 需要用到的公式包括1.漂移速度与路程、时间的关系 2.迁移率的计算式 3.爱因斯坦关系式 D n k T μ n q \frac{D_n}{kT}\frac{\mu_n}{q} kTDnqμn
例6:光照射在一个$n_{n0}10{14}cm{-3}的砷化镓样品.上且每微秒产生电子-空穴对 1 0 13 / c m 3 。若 10^{13}/cm^3。若 1013/cm3。若τ_nτ_p2\mu s 求少数载流子浓度的变化。需要用到的公式包括 1. 本征半导体浓度与其他半导体浓度的关系式 2. 复合过程中少子浓度的计算式 求少数载流子浓度的变化。 需要用到的公式包括1.本征半导体浓度与其他半导体浓度的关系式 2.复合过程中少子浓度的计算式 求少数载流子浓度的变化。需要用到的公式包括1.本征半导体浓度与其他半导体浓度的关系式2.复合过程中少子浓度的计算式p_np_{n0}\tau_pU$ 3.对硅 n i 9.65 × 1 0 9 c m − 3 n_i9.65\times10^9cm^{−3} ni9.65×109cm−3
例8:一n型硅具有电子亲和力qx4.05eV及 q V n 0.2 e V qV_n0.2eV qVn0.2eV计算出室温下被热离化发射的电子浓度 n t h 。假如我们将等效的 q x 降至 0.6 e V n_{th}。假如我们将等效的qx降至0.6eV nth。假如我们将等效的qx降至0.6eVn_{th} 为多少 ? 需要用到的公式包括 1. 热离化电子浓度的计算式 2. 对硅 为多少? 需要用到的公式包括1.热离化电子浓度的计算式 2.对硅 为多少?需要用到的公式包括1.热离化电子浓度的计算式2.对硅Nc2.86\times10{19}cm[−3}$
pn结
例1:计算一硅p-n结在300K时的内建电势 N A 1 0 18 c m − 3 N_A10^{18}cm^{-3} NA1018cm−3和 N D 1 0 15 c m − 3 N_D10^{15}cm^{-3} ND1015cm−3 需要用到的公式包括1.内建电势与pn结掺杂浓度的关系式 V b i ψ n − ψ p k T q l n N A N D n i 2 V_{bi}\psi_n-\psi_p\frac{kT}{q}ln\frac{N_AN_D}{n_i^2} Vbiψn−ψpqkTlnni2NAND 例2:一硅单边突变结其 N A 1 0 19 c m − 3 N D 1 0 16 c m − 3 计算在零偏压时的耗尽区宽度和最大电场 ( T 300 K ) 。需要用到的公式包括 1.. 内建电势与 p n 结掺杂浓度的关系式 2. 单边突变结的耗尽区宽度表达式 N_A10^{19}cm^{-3}N_D10^{16}cm^{-3}计算在零偏压时的耗尽区宽度和最大电场(T300K)。 需要用到的公式包括1..内建电势与pn结掺杂浓度的关系式 2.单边突变结的耗尽区宽度表达式 NA1019cm−3ND1016cm−3计算在零偏压时的耗尽区宽度和最大电场(T300K)。需要用到的公式包括1..内建电势与pn结掺杂浓度的关系式2.单边突变结的耗尽区宽度表达式Wx_n\sqrt{\frac{2\varepsilon_s V_{bi}}{qN_B}}$ 3.最大电场的计算式 E m q N B W ε s E_m\frac{qN_BW}{\varepsilon_s} EmεsqNBW 4.真空介电常数\varepsilon_08.85\times 10^{-12}F/m 5. 硅的 ε s 11.7 ε 0 硅的\varepsilon_s11.7\varepsilon_0 硅的εs11.7ε0 算不正确
例3:对于一浓度梯度为$10{20}cm{-4}的硅线性缓变结耗尽区宽度为 0.5 μ m 0.5\mu m 0.5μm。计算最大电场和内建电势(T300K) 需要用到的公式包括1.线性缓变结的最大电场表达式 E m E ( 0 ) − q a W 2 8 ε s E_mE(0)-\frac{qaW^2}{8\varepsilon_s} EmE(0)−8εsqaW2 2.线性缓变结的内建电势表达式 $V_{bi}\frac{qaW^3}{12\varepsilon_s} 3. 3. 3.N_AN_D\frac{aW}{2}
例4:对一硅突变结其中 N A 2 × 1 0 19 c m − 3 N D 8 × 1 0 15 c m − 3 N_A2\times10^{19}cm^{-3}N_D8\times 10^{15}cm^{-3} NA2×1019cm−3ND8×1015cm−3计算零偏压和反向偏压4V时的结电容(T300K) 需要用到的公式包括1.内建电势与pn结掺杂浓度的关系式 2.存在外加偏压时的单边突变结的耗尽区宽度表达式 3.扩散电容表达式 C d A q 2 L p p n 0 e x p ( q V k T ) C_d\frac{Aq^2L_pp_{n0}}exp(\frac{qV}{kT}) CdeAq2Lppn0xp(kTqV)
例5:计算硅p-n结二极管的理想反向饱和电流其截面积为 A 2 × 1 0 − 4 c m 2 A2\times10^{-4} cm^2 A2×10−4cm2。二极管的参数是: N A 5 × 1 0 16 c m 3 N D 10 × 16 c m − 3 n i 9.65 × 10 c m − 3 D n 21 c m 2 / s D p 10 c m 2 / s τ p 0 τ n 0 5 × 1 0 − 7 s N_A5\times 10^{16}cm^3N_D10\times {16}cm^{-3}n_i9.65\times 10cm^{-3}D_n21cm^2/s D_p10 cm^2/s \tau_{p0}\tau_{n0}5\times 10^{-7} s NA5×1016cm3ND10×16cm−3ni9.65×10cm−3Dn21cm2/sDp10cm2/sτp0τn05×10−7s。 需要用到的公式包括1.饱和电流密度的计算式 J s q D p p n 0 L p q D n n p 0 L n J_s\frac{qD_pp_{n0}}{L_p}\frac{qD_nn_{p0}}{L_n} JsLpqDppn0LnqDnnp0理想二极管方程式 J J p ( x n ) J n ( − x p ) J s [ e x p ( q V k T ) − 1 ] JJ_p(x_n)J_n(-x_p)J_s[exp(\frac{qV}{kT})-1] JJp(xn)Jn(−xp)Js[exp(kTqV)−1] 2.扩散长度的计算式 L p D p τ p L_p\sqrt{D_p\tau_p} LpDpτp 3.电流与电流密度的关系式
例6:一硅p-n结二极管的截面积为 2 × 1 0 − 4 c m 2 。二极管的参数是 2\times 10^{-4}cm^2。二极管的参数是 2×10−4cm2。二极管的参数是N_A5\times10{16}cm{-3}N_D10{16}cm3n_i9.65\times 109cm{-3}D_n21 cm2/sD_p10cm2/s\tau_{p0}\tau_{n0}5\times10^7 s 。假设 。假设 。假设\tau_g\tau_p\tau_n 计算在 4 V 的反向偏压时其产生的电流密度。需要用到的公式包括 1. 内建电势与 p n 结掺杂浓度的关系式 2. 耗尽区宽度与内建电势的关系式 3. 在大注入情况下在耗尽区的产生电流的计算式 计算在4V的反向偏压时其产生的电流密度。 需要用到的公式包括1.内建电势与pn结掺杂浓度的关系式 2.耗尽区宽度与内建电势的关系式 3.在大注入情况下在耗尽区的产生电流的计算式 计算在4V的反向偏压时其产生的电流密度。需要用到的公式包括1.内建电势与pn结掺杂浓度的关系式2.耗尽区宽度与内建电势的关系式3.在大注入情况下在耗尽区的产生电流的计算式J_{gen}\frac{qn_iW}{\tau_g} 产生寿命 产生寿命 产生寿命\tau_g$ 答案不一致
例7:对于一理想硅p*-n突变结其$N_D8\times 10{15}cm{-3}。计算当外加1V正向偏压时储存在中性区少数载流子每单位面积的数目。空穴的扩散长度是 5 μ m 5\mu m 5μm。 需要用到的公式包括1.在正向偏压下少数载流子越过结注入的每单位面积电荷的计算式 Q p q L p p n 0 [ e x p ( q V k T − 1 ] Q_pqL_pp_{n0}[exp(\frac{qV}{kT}-1] QpqLppn0[exp(kTqV−1]
例8:计算硅单边p*-n突变结的击穿电压其 N D 5 × 1 0 16 c m − 3 N_D5\times 10^{16}cm^{-3} ND5×1016cm−3 图片:
需要用到的公式包括1.单边突变结的击穿电压表达式 V B E c W 2 ε s E c 2 2 q N B − 1 V_B\frac{E_cW}{2}\frac{\varepsilon_sE_c^2}{2q}N_B^{-1} VB2EcW2qεsEc2NB−1线性缓变结的击穿电压 V B 2 E c W 3 4 E c 3 / 2 3 ( 2 ε s q ) 1 / 2 α − 1 / 2 轻掺杂侧的浓度 V_B\frac{2E_cW}{3}\frac{4E_c^{3/2}}{3}(\frac{2\varepsilon_s}{q})^{1/2}\alpha^{-1/2}轻掺杂侧的浓度 VB32EcW34Ec3/2(q2εs)1/2α−1/2轻掺杂侧的浓度N_B 半导体介电常数 半导体介电常数 半导体介电常数\varepsilon_s 浓度梯度 浓度梯度 浓度梯度\alpha$
例9:考虑一理想突变异质结其内建电势为1. 6V。在半导体1和2的掺杂浓度为施主$1\times 10{16}cm{-3}和受主 3 × 1 0 19 c m − 3 且介电常数分别为 12 和 13. 求在热平衡时各材料的静电势和耗尽区宽度。需要用到的公式包括 1. 异质结的内建电势计算式 3\times 10^{19}cm^{-3}且介电常数分别为12和13.求在热平衡时各材料的静电势和耗尽区宽度。 需要用到的公式包括1.异质结的内建电势计算式 3×1019cm−3且介电常数分别为12和13.求在热平衡时各材料的静电势和耗尽区宽度。需要用到的公式包括1.异质结的内建电势计算式V_{b1}\frac{varepsilon_2N_2(V_{bi}-V)}{\varepsilon_1N_1\varepsilon_2N_2} V_{b2}\frac{varepsilon_1N_1(V_{bi}-V)}{\varepsilon_1N_1\varepsilon_2N_2}$ 2.异质结的耗尽区宽度计算式 x 1 2 ε 1 q N 1 V b 1 x_1\sqrt{\frac{2\varepsilon_1}{qN_1} V_{b1}} x1qN12ε1Vb1 x 2 2 ε 2 q N 2 V b 2 x_2\sqrt{\frac{2\varepsilon_2}{qN_2} V_{b2}} x2qN22ε2Vb2
双极型晶体管及相关器件
例1:已知在一理想晶体管中各电流成分为 I E p 3 m A 、 I E n 0.01 m A 、 I C p 2.99 m A 、 I C p 0.001 m A I_{Ep}3mA、I_{En}0.01mA、I_{Cp}2.99mA、I_{Cp}0.001mA IEp3mA、IEn0.01mA、ICp2.99mA、ICp0.001mA。试求出下列各值:(a)发射效率 γ \gamma γ;(b)基区输运系数 α T \alpha_T αT;©共基电流增益 α 0 \alpha_0 α0;(d) I C B 0 I_{CB0} ICB0。 需要用到的公式包括1.发射效率计算式 γ I E p I E I E p I E p I E n \gamma\frac{I_{Ep}}{I_E}\frac{I_{Ep}}{I_{Ep}I_{En}} γIEIEpIEpIEnIEp 2.基区输运系数计算式 α T I C p I E p \alpha_T\frac{I_{Cp}}{I_{Ep}} αTIEpICp 3.共基电流增益计算式 α 0 γ ⋅ α T \alpha_0\gamma \cdot \alpha_T α0γ⋅αT 4.发射极电流计算式 5.集电极电流计算式 6.集电极电流与集基极漏电流的关系式 I C α 0 I E I C B O I_C\alpha_0I_EI_{CBO} ICα0IEICBO; I C B O I_{CBO} ICBO是发射极断路时(即 I E 0 I_E0 IE0)集基(b.c)极间的电流
例2:一个理想的p*-n-p晶体管其发射区、基区和集电区的掺杂浓度分别为 1 0 19 c m 3 、 1 0 17 c m − 3 和 5 × 1 0 15 c m 3 10^{19}cm^3、10^{17}cm^{-3}和5\times 10^{15}cm^3 1019cm3、1017cm−3和5×1015cm3而寿命分别为 1 0 − 8 s 、 1 0 − 7 s 和 1 0 − 6 s 10^{-8}s、10^{-7}s和10^{-6}s 10−8s、10−7s和10−6s假设有效横截面面积A为 0.05 m m 2 0.05mm^2 0.05mm2且射基结正向偏压在0.6V试求晶体管的 共基电流增益。其他晶体管的参数为 D E 1 c m 2 / s 、 D p 10 c m 2 / s 、 D c 2 c m 2 / s 、 W 0.5 μ m D_E1cm^2/s、D_p10cm^2/s、Dc2cm^2/s、W0.5\mu m DE1cm2/s、Dp10cm2/s、Dc2cm2/s、W0.5μm。 需要用到的公式包括1.扩散长度的计算式 2.深掺杂区的少子浓度与轻掺杂区掺杂浓度的关系式 n i 2 N B \frac{n_i^2}{N_B} NBni2;热平衡状态下基区的少子浓度 n E 0 n i 2 N E n_{E0}\frac{n_i^2}{N_E} nE0NEni2 3.结内少子浓度与轻掺杂区掺杂浓度的关系式 n C 0 n i 2 N C n_{C0}\frac{n_i^2}{N_C} nC0NCni2 4.由发射区注入基区的空穴电流 I E p ≈ q A D p p n 0 W e x p ( q V E B k T ) I_{Ep}\approx \frac{qAD_pp_{n0}}{W}exp(\frac{qV_{EB}}{kT}) IEp≈WqADppn0exp(kTqVEB) 5.由集电极收集到的空穴电流 I C p I E p 6. 由基区流向发射区的电子流 I_{Cp}I_{Ep} 6.由基区流向发射区的电子流 ICpIEp6.由基区流向发射区的电子流I_{En}\frac{qAD_En_{EO}}{L_E}[exp(\frac{qV_{EB}}{kT})-1] 由集电区流向基区的电子流为 由集电区流向基区的电子流为 由集电区流向基区的电子流为I_{Cn}\frac{qAD_Cn_{C0}}{L_C}$ 7.共基电流增益的计算式
例3:已知在一理想晶体管中各电流成分为 I E p 3 m A 、 I E n 0.01 m A 、 I C p 2.99 m A 、 I C n 0.001 m A I_{Ep}3mA、I_{En}0.01mA、I_{Cp}2.99mA、I_{Cn}0.001mA IEp3mA、IEn0.01mA、ICp2.99mA、ICn0.001mA。求出共射电流增益 β 0 \beta_0 β0并以 β 0 \beta_0 β0和 I C B O I_{CBO} ICBO表示 I C E O I_{CEO} ICEO并求出 I C E O I_{CEO} ICEO的值。 需要用到的公式包括1.发射效率计算式 2.基区输运系数计算式 3.共基电流增益 4.用共基电流增益表示的集电极电流与发射极电流关系式 I C E 0 β 0 I C B 0 I C B 0 I_{CE0}\beta_0I_{CB0}I_{CB0} ICE0β0ICB0ICB0 5.共射电流增益计算式 β 0 α 0 1 − α 0 \beta_0\frac{\alpha_0}{1-\alpha_0} β01−α0α0
