Regimul static al jonctiunii pn
Exista doua modelarii ale regimului static al jonctiunii pn: modelul analitic si modelul numeric.
Modelul analitic are avantajul de a permite o descriere calitativa corecta a functionarii jonctiunii pn si de a pune in evidenta in mod direct (analitic) influenta pe care fiecare parametru al jonctiunii o are asupra caracteristicii electrice. El se bazeaza pe cteva ipoteze restrictive care duc la neglijarea unor factori cu o influenta mai mica asupra acestei caracteristici electrice.
Modelul numeric se bazeaza pe rezolvarea numerica a sistemului de ecuatii al semiconductorilor. Avantajele evidente sunt: o mai mare precizie si o mare apropiere de realitatea fizica. Dezavantajul al acestui model este faptul ca uneori procesul de obtinere a solutiei nu este convergent si in general nu se poate pune in evidenta o legatura directa, analitica, intre parametrii jonctiunii si caracteristica termica.
In aceasta lucrare modelul numeric a fost simulat in cadrul laboratorului folosindu-se programul de simulare SYM si programul de vizualizare G1D.
De aceea la fiecare punct va fi prezentat doar modelul analitic folosit pentru un dispozitiv cu concentratia de impuritati acceptoare si concentratia de impuritati donoare .
1.Largimea zonei de sarcina spatiala.
Pentru latimile zonelor de sarcina spatiala s-au folosit relatiile
unde marimile ce apar in expresie sunt:
-permitivitatea:
;
unde permitivitatea relativa a Siliciului si
-sarcina elctronului:
;
-inaltimea barierei de potential:
;
-concentratia intrinseca de purtatori:
pentru Si la ;
-tensiunea termica:
la .
Cmpul electric maxim care apare in jonctiune este:
TensiuneModel numericModel analitic
0 V
0,310,08
0,030,01
-4,98E+5-1,21E+05
4 V
0,230,23
0,020,02
-3,68E+5-3,56E+05
8 V
0,320,32
0,030,03
-4,98E+5-4,89E+05
12 V
0,380,38
0,040,04
-6E+5-5,93E+05
2.Conditiile Shockley la marginile zonelor de sarcina.
unde este coordonata jonctiunii pe axa Ox si concentratiile initiale sunt:
iar este inversul tensiunii termice.
TensiuneModel numericModel analitic
0,7 V
9,7E+141,11E+21
1,14E+141,11E+20
0,8 V
1,07E+155,19E+22
1,08E+145,19E+21
0,9 V
2,31E+172,43E+24
8,95E+162,43E+23
1,1 V
4,47E+175,32E+27
7,15E+175,32E+26
3.Caracteristica statica a jonctiunii pn.
Se studiaza variatia densitatii de curent cu tensiunea aplicata in polarizare directa:
unde constantele de difuzie sunt :
cu mobilitatile purtatorilor considerate constante:
si lungimile de difuzie sunt:
cu timpii medii de viata ai purtatorilor:
Tensiune
Densitate de curent
Model numericModel analitic
0,715,1
0,75100
0,8583,7
0,852553,3
0,97981,8
0,9518722,5
135638,9
1,0558914,7
1,188483,8
4.Conditiile Shockley in functie de timpul de viata al purtatorilor.
