K - snvhome.net
Transcription
K - snvhome.net
המכללה האקדמית אורט בראודה המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה קורס - 31350התקני מוליכים למחצה U מועד ההגשה8.01.2015 : בפתרון תרגיל בית זה תיעזרו בספרו של ,“Solid state electronic devices” : B. Streetmanפרק ,3ובחומר של תרגילי כיתה מס' 5-6ו. 7-8 - שאלה מס' 40) 1נק'(. U הריכוז האינטרינזי niתלוי בטמפרטורת המל"מ בצורה הבאה: 3 E gap 2pkT 2 * * 43 ni (T ) = 2 2 (me mhole ) exp − 2 kT h 1 m 3 * * mholeאלה הן המסות האפקטיביות של האלקטרונים והחורים בE gap ,Si - כאשר meו- הערכיות( - h = 6.63 ⋅10 −34 [ J ⋅ sec] ,קבוע פלאנק )[ J / K ] , (Planck −23 - k = 1.38 ⋅10קבוע בולצמן ).(Boltzmann me* = 1.08meו= 0.811me - נתון ,כי ב Si -המסות האפקטיביות של האלקטרונים והחורים הן −31 * * mhole ] me = 9.11 ⋅10 [kgהיא מסת אלקטרון חופשי( .הניחו ,כי meו- הפער E gap * ) , mholeאשר לא משתנים עם הטמפרטורה .לאומת זאת ,אנרגית U U היא כן משתנה עם הטמפרטורה באופן הבא: U U ] [eV U -אנרגית הפער )בין פס ההולכה לפס 2 3 4.37 × 10 − 4 × T E gap (T ) = 1.09 − T − 636 חשבו )נומרית ,בעזרת Matlabאו (Excelאת הריכוז האינטרינזי niב Si -בתווך הטמפרטורות הנתון בטבלה מטה. U א .הציגו את תוצאות החישוב בגרף ) , ni (Tאשר ציר yהוא בסקאלה לוגרותמית ) ,(logarithmic scaleואילו ציר xהוא T 0T בסקאלה רגילה) .תדפיסו את הגרף ותצרפו אותו לעבודה(. הערה :על nלהיות ביחידות של ] i −3 [ . cm ב .רשמו מתחת לגרף את הריכוז האינטרינזי בתחילת תחום החישוב ובסופו. טבלה :תחום הטמפרטורות לחישוב של ) ) ni (Tע"פ סיפרת ביקורת של ת.ז .של סטודנט( ספרת ביקורת של ת.ז. תחום הטמפרטורות )(oK P P ספרת ביקורת של ת.ז. תחום הטמפרטורות )(oK P P 0 1 2 3 4 200 - 270 230 – 300 260 – 330 290 – 360 320 - 390 5 6 7 8 9 350 – 420 380 – 450 410 – 480 440 – 510 470 - 540 המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה המכללה האקדמית אורט בראודה קורס - 31350התקני מוליכים למחצה U דוגמה: סטודנט אשר סיפרת ביקורת במס' ת.ז .שלו היא ,2יצטרך לחשב את ) n (Tב תחום הטמפרטורות ] [ K 0 i . 260 − 330 תשובה לסעיף א' )שימו לב :המספרים הם לא נכונים וניתנים כדוגמה בלבד(: U U U שימו לב :ציר yמיוצג בסקאלה לוגרותמית ) ,(logarithmic scaleואילו ציר xמיוצג בסקאלה רגילה .כמו כן ni ,מחושב U ביחידות של ] 0T −3 T [ . cm תשובה לסעיף ב': ] [ תחילת תחום הטמפרטורות ← T = 260 K - סוף תחום הטמפרטורות T = 330 [K ] - ] [cm −3 ← ] [cm −3 . ni ( 260) = 4.57 × 10 12 . ni (330) = 1.09 × 10 15 שאלה מס' 20) 2נק'(. U פיסת Siמסוממת בבורון ) (Bבריכוז של 1015 cm −3ובזרחן ) (Pבריכוז של . 1.4 × 1015 cm −3הפיסה נמצאת בטמפרטורת החדר . T = 300 Kהניח כי הריכוז האינטרינזי עבור Siבטמפרטורת החדר הוא . ni = 1.5 × 1010 cm −3 U מצא את סטיית רמת פרמי E fמרמת פרמי האינטרינזית Eiבפיסה. U שאלה מס' 40) 3נק'( U 5 μm נתונה פיסת GaAsבעלת אורך , 5 mmרוחב 1 mmועובי . 1 mmידוע ,כי בטמפרטורת החדר ) : (T = 300 Kהריכוז האינטרינזי של נושאי מטען ב- GaAsהוא , ni = 2.4 × 1013 cm −3הניידויות, m hole = 400 cm 2 (Volt ⋅ sec )−1 : −1 2 ) , m e = 8500 cm (Volt ⋅ secאנרגית הפער היא . E gap = 1.42 eV 1 μm 1 μm המכללה האקדמית אורט בראודה המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה קורס - 31350התקני מוליכים למחצה א 10) .נק'( בהנחה ,כי E gapוהמסות האפקטיביות של אלקטרונים וחורים אינן תלויות בטמפרטורה ,מצא את U הריכוז האינטרינזי ב GaAsבטמפרטורה . T = 270 K ב. U חשב את ההתנגדות בין המגעים של הפיסה עבור : T = 270 K 15) .aנק'( ב GaAs -האינטרינזי U 15) .bנק'( ב GaAs-המסומם ב In -בשיעור של . 1016 cm −3 הערות. U .1יש להגיש את העבודה במועד ההגשה בהפסקה לפני השיעור. .2שי להגיש את העבודה עם דף שער מודפס )ראה את הדף הבא(. .3הגשת העבודה היא בזוגות בלבד. .4יש לכתוב את העבודה בצורה ברורה בכתב ברור. U המכללה האקדמית אורט בראודה המחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה קורס - 31350התקני מוליכים למחצה |__|__|__|__|__|__|__|__|__| ספרת ביקורת ספרת ביקורת P |__|__|__|__|__|__|__|__|__| P