Dispozitive Electronice

Seminar 2

Problema 1. S` se deduc` expresia tensiunii de str`pungere a jonciunii pn. Calculai VBR pentru o jonciune abrupt` asimetric` p+n av@nd parametrii: ND = 1016 cm-3 , es = 10-12 F/cm, Fcr = 4 ´ 105 V/cm.

Rezolvare

Str`pungerea jonciunii se produce la tensiunea invers` VBR pentru care, c@mpul electric maxim atinge valoarea c@mpului critic. La aceast` valoare a c@mpului energia transferat` unui electron din regiunea de barier` este suficient` ca [n urma ciocnirii acestuia cu reeaua cristalin` s` se rup` o leg`tur` covalent` gener@ndu-se o pereche electron-gol. Electronul nou creat cap`t` la r@ndul s`u o energie suficient` pentru a rupe o alt` leg`tur` covalent` ]i a produce o nou` pereche electron-gol. Procesul continu` [n avalan]`, iar curentul prin jonciune datorat perechilor electron-gol create, cre]te abrupt. Se spune c` jonciunea se str`punge.

|in@nd cont c` la VD = -VBR, FM = Fcr din relaiile (2.2) ]i (2.3) se deduce

S-a considerat VBR >> FB0 .{n cazul unei jonciuni asimetrice p+n, NA >> ND ]i relaia de mai sus se simplific`

{nlocuind datele numerice din enun se obine VBR = 50V

Chestiuni:

Identificati alte mecanisme de strapungere pentru o dioda semicanductoare. Daca va ganditi la jonctiuni subtiri (sa zicem asimetrica n+p) la care strapungerea se realizeza prin atingerea de catre RSS a electrozilor metalici se poate gasi o relatie de predeterminare a tensiunii de strapungere?

Problema 2. S` se determine l`imea regiunii de barier`, extinderea acestei regiuni [n zonele p respectiv n ]i campul electric maxim la o jonciune abrupt` din Si care are urm`torii parametrii tehnologici: NA = 5ND = 1017 cm-3 nI = 1.5 x 1010 cm-3, e = 10-12 F/cm Vth = 25.86 mV. Se vor considera urm`toarele condiii de polarizare: (1) VD = 0; (2) VD =0.5V; (3) VD = -10V.

Rezolvare

Ecuaia (2.2) ce d` l`imea regiunii de barier` se poate rescrie astfel,unde xdo este l`imea zonei de barier` la polarizare nul`. Pe de alt` parte din relaiile (2.2) ]i (2.3) se deduce

unde xn ]i xp reprezint` extinderea zonei de barier` [n regiunea p respectiv n (v. fig. 2.1).

Tensiunea intern` se calculeaz` cu relaia (2.1). Se determin` FB0 = 0.77V.

(1) – La polarizare nul` cu relaiile de mai sus se calculeaz` xdo = 0.24 mm, xno=0.2 mm, xpo = 0.04 mm. Folosind ecuaia (2.3) se determin` c@mpul maxim; se obine: FMo = 6.4 x 104 V/cm.

(2) – Pentru VD = 0.5V se determin` xd = 0.14 mm xn = 0.12 mm, xp = 0.024 mm FM = 3.8 x 104 V/cm. La polarizare direct` l`imea regiunii de barier` ]i c@mpul electric maxim se reduc fa` de echilibrul termic.

(3) – La polarizare invers` xd ]I FM cresc tensiunea pe diod`. Pentru VD = -10V se determin` xd = 0.9 mm xn = 0.75 mm, xp = 0.15 mm FM = 2.9 x 105 V/cm.

Problema 3. - S` se determine raportul dintre curenii de difuzie ]i generare-recombinare la o diod` p+n cu jonciune abrupt` ]i baza subire, la polarizare invers` (VR = 9V) resprctiv direct` (VF = 0.3V)

(2) - S` se stabileasc` domeniul tensiunilor directe pentru care componenta de generare-recombinare respectiv cea de difuzie este predominant`.

(3) – S` se calculeze raportul de redresare al diodei . Se va considera curentul direct, ce corespunde tensiunii VF =0.7V ]i curentul invers de la VR = 9V.

Se cunosc:

ND = 1015 cm-3 , wno = 4 mm, Lp = 30 mm ]i FB0 = 0.9V ; Ni = 1.5 ´ 1010 cm-3, Vth = 25mV.

Rezolvare

(1) - La polarizare invers` VD = - VR <0 curentul prin diod` este practic curentul de saturaie . |in@nd cont c` jonciunea este asimetric` ( NA >> ND ), cu baza subire (wno - xd << Lp ) din relaiile (2.4b,d) se obine