Реферати українською » Физика » Моделювання розподілу домішок у базі дрейфового біполярного транзистора


Реферат Моделювання розподілу домішок у базі дрейфового біполярного транзистора

>МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

>Херсонськийнаціональнийтехнічнийуніверситет

Кафедрафізичноїелектроніки іенергетики

>РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДОРОЗРАХУНКОВО-ГРАФИЧНОЇРОБОТИ

іздисципліни

“>МОДЕЛЮВАННЯ УЕЛЕКТРОНІЦІ”

на задану тему:

“>Моделюваннярозподілудомішків вбазідрейфовогобіполярного транзистора”


2007 р


>Задани

 

Побудувати залежність прямого коефіцієнта посилення по току УN від частоти BN=>f(>f) і залежність граничною частоти від струмуемиттера (колектора) >fT=>f(IK) для кремнієвого біполярногодрейфовогоn-p-n транзистора, якщо поставлено:

- концентрація домішки на переходіколлектор-база – NКБ = 3∙1015 див-3;

- концентрація домішки на переходіемиттер-база – NЕБ = 1,5∙1017 див-3;

- товщина бази металургійним кордонівp-n переходів - W>бо = 1,2мкм;

- площаемиттера – P.SЕге = 8∙10-5 див2;

- площа колектора- P.SДо = 1,2∙10-4 див2;

- опір області колектора - RK = 35Ом;

- опір бази –rб = 45Ом;

- власна концентрація носіїв в кремнії - nі =1,4∙1010 див-3;

- константа до розрахунку часу життя електронів ->no= 1,5∙10-6 з;

- константа до розрахунку часу життя дірок ->po = 3,6∙10-7 з;

- робоче напруга на колекторі (напруга виміру параметрів)- VK = 4 У;

- діапазон робочих струмівемиттера (колектора) IЕге= IДо = (0,1 - 100)мА.

 

Розрахунок допоміжних величин, необхідні подальших розрахунків

 

Усі величини розраховуються для нормальні умови (>Р=1атм., Т= 3000До). Цей розрахунок проводиться у порядку:

а). Контактна різницю потенціалів наp-n переходах визначається за словами [1,6]:


;(1.1.)

де: - >Ттеплової потенціал, , рівний при Т = 3000До, >Т =0,026В;

N>pn – концентрація домішки наp-n переході.

>Подстановка про чисельні значень концентрацій з завдання дає:

- дляколлекторного переходу при N>pn = NКБ

;

- дляемиттерного переходу при N>pn = NЕБ

;

б). Час життя електронів поблизуp-n переходів оцінюється за словами:

;(1.2)

і становитиме:

- дляемиттерногоp-n переходу


в). Час життя дірок поблизуp-n переходів оцінюється за словами:

(1.3)

і становитиме:

- дляемиттерногоp-n переходу

р). Рухливість електронів поблизуp-n переходів визначається за словами [4,7]:

(1.4)

- й уемиттерногоp-n переходу:


буд). Рухливість дірок поблизуp-n переходів визначається за словами [7]:

(1.5)

- й уемиттерногоp-n переходу:

е). Коефіцієнт дифузії носіїв заряду поблизуp-n переходів визначається співвідношенням Ейнштейна [1, 4, 6, 7]:

(1.6)

і дорівнюватиме:

- для електронів поблизуемиттерногоp-n переходу:

- для дірок поблизуемиттерногоp-n переходу:


ж).Диффузионная довжина носіїв заряду поблизуp-n переходів визначається за словами [1, 4, 6]:

;(1.7)

і становитиме:

- для електронів поблизуемиттерногоp-n переходу:

;

- для дірок поблизуемиттерногоp-n переходу:

 

Розрахунок типового коефіцієнта посиленнядрейфового транзистора

 

Для розрахунку коефіцієнта посилення по току і часу прольоту носіїв через базуn-p-n транзистора спочатку необхідно визначитихарактеристическую довжину акцепторів у базі за словами [4]:

 (1.8)

Вона дорівнює:

 


Потім визначимо товщину активної бази Wба в заданому режимі виміру за словами:

 (1.9)

де: - > –диелектрическая стала матеріалу, рівна для кремнію 11,7;

>0 –диелектрическая проникність вакууму, рівна 8,8610-14Ф/см;

е – заряд електрона, рівний 1,610-19 >Кл.

- VK – робоче напруга на колекторі транзистора.

При підстановці про чисельні значень одержимо:

Коефіцієнт перенесення носіїв через базу длядрейфовогоn-p-n транзистора визначається за словами:

 (1.10)

і він рівнятися:

 0,99819

Коефіцієнтинжекции длядрейфовогоn-p-n транзистора визначається за словами:

 (1.11)

і становитиме:

0,99609

a) Коефіцієнт передачі струму будь-якого біполярного транзистора – визначається за такою формулою:

 (1.12)

де: – коефіцієнт ефективності колектора.

Зазвичай вважають, що з кремнієвих транзисторів значення = 1.

>Подстановка про чисельні значень в формулу (1.12) дає дляn-p-n транзистора значення:

 

Прямий коефіцієнт посилення по току дляn-p-n транзистора визначається вираженням:

; (1.13)

>Подстановка про чисельні значень дає значення:

173 (од.)


Розрахунок частотних властивостей біполярногодрейфового транзистора

Загалом вигляді гранична частота >fT транзистора визначається за словами:

 (1.14)

де:

>із – час затримки сигналу;

>до – час перемикання ємності колектора;

>е – час перемикання ємностіемиттера;

>>пр.б – час прольоту базинеосновними носіями;

>>опз – час прольотуОПЗколлекторногор-п переходу;

Часи перемикання ємностей визначаються за часомзаряда-разрядаRC-цепей.

Час перемикання ємності колектора >до визначається за словами:

 (1.15)

де: Здо –ємність колектора,

 (1.16)

і за підстановці про чисельні значень становить:

 

З урахуванням отриманих значень і використовуючи вираз (1.15) отримуємо:

 

Час прольоту бази визначається за словами [4]:

 (1.17)

і дорівнюватиме:

 

Час прольотуОПЗp-n переходуколлектор-база визначається за словами [4]:

 (1.18)

де:

V>др.н. –дрейфовая швидкість насичення, яка для електронів в кремнії дорівнює 1107см/с.

При підстановці про чисельні значень одержимо:

 

Час перемикання ємностіемиттера >е в транзисторі визначається за словами:

 (1.19)

>Барьерная ємністьp-n переходуемиттер-база у прямому включенні визначається за словами:

 (1.20)

і за підстановці про чисельні значень становитиме:

 

З огляду на, що з коефіцієнти посилення по току УN50 од., струмемиттера мало відрізняється від струму колектора, то диференціальний опіремиттера в заданому режимі вимірів визначається вираженням:

 (1.21)

де:

>T – теплової потенціал, який кремнію приT=300°K становить ;

ДоЗ – коефіцієнт запасу, який приймає буде в діапазоні від 1,05 до 1,2 й ухвалення у разі рівним ДоЗ =1,1;

IK – струм як виміру параметрів транзистора.

Розрахунок диференціального опоруемиттера проводиться для вказаної у завданні діапазону струмівемиттера чи колектора. У разі це опір розраховують для струмів колектора: 0,1мА (110-4 А); 0,2мА (110-4 А); 0,5мА (110-4 А); 1мА (110-3 А); 2мА (110-3 А); 5мА (510-3 А); 10мА (110-2 А); 20мА (210-3 А); 50мА (110-3 А); 100мА (110-3 А). Дані розрахунку диференціального опоруемиттера за словами (1.21) для зазначених струмів наводяться в таблиці 1.1.

Дані розрахунку часу перемикання ємностіемиттера за словами (1.19) наводяться в таблиці 1.1.

Дані розрахунку граничною частоти змінного сигналу в транзисторі за словами (1.14) наводяться в таблиці 1.1.

Приклад розрахунку граничною частоти при струмі колектора, рівного 2мА:

- відповідно до (1.21):

14,3Ом;

- відповідно до (1.19):

1,487∙10-10 з;

- відповідно до (1.14):

Таблиця 1.1

Дані розрахунку граничною частоти біполярного транзистора в різних токах колектора

>до , з

>>пр.б , з

>>опз , з

ЗЕге, Ф

IДо, А

RЕге, >Ом

>Еге , з

>fT, гц

7,02∙10-12

1,3769∙10-10

7,07∙10-12

11,5∙10-12

1∙10-4

286

2,974∙10-9

4,99∙107

2∙10-4

143

1,487∙10-9

9,36∙107

5∙10-4

57,2

5,949∙10-10

1,97∙108

1∙10-3

28,6

2,974∙10-10

3,12∙108

2∙10-3

14,3

1,487∙10-10

4,41∙108

5∙10-3

5,72

5,95∙10-11

5,86∙108

1∙10-2

2,86

2,97∙10-11

6,58∙108

2∙10-2

1,43

1,49∙10-11

7,00∙108

5∙10-2

0,57

5,9∙10-12

7,29∙108

1∙10-1

0,29

3,0∙10-12

7,39∙108


Література

1.ТруткоА.Ф. Методи розрахунку транзисторів. Вид 2-ге, перераб. ідоп.- М.: Енергія, 1971.-с.272.

2.Курносов А.І., Юдін В.В. Технологія виробництва напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем.- М.:Висш. школа, 1979.- 367 з.

3. Фролов О.Н., Шутов С.В., Самойлов Н.А. Оперативна оцінка концентрації домішки вемиттере під час проектуваннядрейфовихn-p-n транзисторів // Листи вЖТФ,-1996г,-т.22,вип.7,- з. 36-38.

4.Кремниевиепланарние транзистори./ Під ред.Я.А.Федотова.-М.: Рад. радіо, 1973.-с.336.

5. Фролов О.Н., Литвиненко В.М., Калашніков А.В.,Бичевой В. Г.,Салатенко А.В. Дослідження коефіцієнта дифузії бору в кремнії від технологічних режимів // ВісникХГТУ, 1999 р. - № 3(6). – з. 97-99.

6.Викулин І.М.,Стафеев В.І. Фізика напівпровідниковихприборов.-2-е вид. перераб. ідоп.- М.: Радіо і зв'язок, 1990.-с.264.

7.Маллер Р.,Кейминс Т. Елементи інтегральних схем: Пер. з анг.- М.: Світ, 1989.-с.630.

8. Фролов О.Н., Шутов С.В., Самойлов Н.А. Вплив профілю легування на пробивні напругиколлекторного переходу впланарнихn-p-n транзисторах // Журнал технічної фізики,-1998г.,-т.68, №10,-с.136-138.

9.Интегральние схеми наМДП-приборах./ Пер. з анг. під ред. О.Н.Кармазинского.- М.: Світ, 1975

Додаткова література

10. 1.Зи З. Фізика напівпровідникових приладів: У2-х книгах. Переклад з анг.- М.: Світ, 1984.

11. Березін О.С.,МочалкинаО.Р. Технологія і конструювання інтегральних мікросхем: Під ред. І.П. Степаненко.- М.: Радіо і зв'язок, 1983.-с.232.

12. Конструювання й технологія мікросхем: Під ред.Л.А.Коледова,- М.:Висш. школа, 1984,-с.231.

13. Пономарьов М. Ф.,КоноплевБ.Г. Конструювання і розрахунок мікросхем і мікропроцесорів.- М.: Радіо і зв'язок, 1986.-с.176.

 Ю.Пожела, У.Юценене. Фізикасверхбистродействующих транзисторів.- Вільнюс.:Мокслас, 1985.-с.112.


Схожі реферати:

Навігація