Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Реферат Физико-топологическая модель как модель расчета электрических параметров. Расчет распределения концентрации акцепторной и донорной примеси, скорости диффузии, расчет остальных параметров биполярного транзистора. Определение напряжения лавинного пробоя.
Информация:
Тип работы: Реферат.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 12.06.2009.
Год: 2009.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА РЭС
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ:
ФИЗИКО-ТОПОЛОГИЧЕСК Я МОДЕЛЬ ИНТЕГРАЛЬНОГО БИПОЛЯРНОГО п-р-п-ТРАНЗИСТОРА
МИНСК, 2009
Физико-топологичес ая модель -- модель расчета электрических параметров, исходными параметрами которой являются электрофизические характеристики полупроводниковой структуры и топологические размеры транзистора (см. рис.1). Электрофизические характеристики: концентрация собственных носителей заряда, ширина запрещенной зоны и диэлектрическая проницаемость полупроводника, времена жизни, тепловые скорости, концентрации и сечения ловушек захвата, подвижности, коэффициенты диффузии и концентрации примесных электронов и дырок. Многие из этих параметров зависят от профиля легирования (распределения концентрации легирующих примесей вглубь) транзисторной структуры.
Топологические размеры: длина эмиттера Lэ; ширина эмиттера Zэ; расстояния от базового контакта до края базы dбб.
Параметры профиля легирования (см. рис. 1,в): концентрация донорной примеси в эпитаксиальном коллекторном слое Nдк, глубины залегания р-п-переходов коллектор-база хк и эмиттер-база хэ, концентрации акцепторной примеси на поверхности базы Nan и донорной примеси на поверхности эмиттера Nдn, толщина эпитаксиальной пленки WЭП.
Распределение концентрации акцепторной примеси при формировании базы путем двухстадийной диффузии находится из выражения
(1)
где t1a и t2a -- время "загонки" и "разгонки" акцепторной примеси;
D1a и D2a -- коэффициенты диффузии акцепторной примеси при "загонке" и "разгонке".
Рис. 1. Разрез структуры и топология БТ: а - структура БТ; б - эскиз топологии БТ;в - параметры профиля легирования БТ
Распределение концентрации донорной примеси при формировании эмиттера путем одностадийной диффузии рассчитывается по формуле
(2)
где Dд и tд -- коэффициент и время диффузии донорной примеси.
Коэффициент диффузии определяется выражением
D = Doexp(?E/KT), (3)
где Do -- постоянная коэффициента диффузии примеси;
?E -- энергия активации примеси;
К -- постоянная Больцмана;
Т -- абсолютная температура диффузии примеси.
Согласно (1) и (2) для расчета концентрации на любой глубине х транзисторной структуры необходимо знать значения времени диффузии t2a и tд (t1a задается), которые определяются при решении уравнений
Na ( xк, t ) = Nдк, (4)
Nд ( xэ, t ) = N.( xэ, t2а ). (5)
Уравнения (4) и (5) являются условиями образования p-n-перехода. При решении этих уравнений относительно t2a и tд величины Naп, Nдn, Nдк, хэ, хк являются исходными параметрами модели и задаются разработчиком.
Интегральные БТ работают при малых токах коллектора Iк (1... 1000 мкА).
При таких токах коллектора статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером может быть рассчитан по формуле
(6)
где Iби -- составляющая тока базы, обусловленная инжекцией дырок из базы в эмиттер;
Iбп и Iб р-п -- составляющие тока базы, обусловленные рекомбинацией на поверхности пассивной базы и в области пространственного заряда (ОПЗ) р-п-перехода база-эмиттер.
Для БТ, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ), соблюдается следующее соотношение между токами эмиттера Iэ, коллектора Iк и базы Iб:
(7)
Для типичных значений Вст > 20 можно с погрешностью менее пяти процентов записать Iз = Iк.
Ток Iэ обусловлен движением электронов, инжектированных из эмиттера в базу от эмиттерного к коллекторному p-n-переходу. Движение электронов по базе обусловлено двумя механизмами: диффузией и дрейфом. Диффузия электронов происходит из-за возникновения градиента электронов в результате увеличения их концентрации у эмиттерного края базы вследствие инжекции. Дрейф (движение под действием электрического поля) электронов по базе обусловлен наличием в ней ускоряющего поля, образующегося в неравномерно легированной (диффузионной базе) в результате диффузии дырок от эмиттерного к коллекторному краю базы. Возникает это поле в части базы, расположенной под эмиттером. На основании изложенного ток эмиттера может быть рассчитан по формуле
, (8)
где q -- заряд электрона;
мп(х) -- подвижность электронов в базе;
Е(х) -- напряженность поля в базе;
п(х) -- концентрация электронов в базе;
Dn(x) -- коэффициент диффузии электронов в базе;
dn(x)/dx -- градиент электронов в базе.
Концентрация инжектированных электронов описывается выражением
(9)
где про(х) -- равновесная концентрация (при Uэб = 0) электронов в точке (см. рис. ,в), которая определяется соотношением
(10)
где ni, - концентрация собственных носителей зарядов в кремнии.
Согласно (9) и (10) при уменьшении концентрации |Na(xэ")-Nд(xэ")| увеличивается концентрация инжектированных электронов в базу. Из чего следует, что инжекция электронов в данной части эмиттера будет больше, чем в базовой. Кроме того, в базе под эмиттером имеет место ускоряющее попе. Следовательно, наибольший ток эмиттера протекает через дно эмиттерной области и часть базы, расположенной под ней. Поэтому базу под эмиттером называют "активной", а окружающую эмиттер - "пассивной".
Подвижность мп(х) и коэффициент диффузии Dn(x) растут с уменьшением концентрации легирующей примеси в базе (благодаря уменьшению столкновений с ионами легирующей примеси).
Напряженность поля Е(х) равна
(11)
где цТ = k•T/q -- температурный потенциал,
W'б = х'к- хэ" -- толщина квазинейтральной базы (см. рис.1,в).
Из выражения (11) следует, что Е(х) увеличивается при уменьшении концентрации Nк и координаты х'к.
Границы областей пространственного заряда (ОПЗ) р-п-переходов, определяющие толщину квазинейтральной базы, рассчитываются следующим образом.
Переход база-эмиттер можно считать плавным и ширина его ОПЗ равна
(12)
где б(xэ)=dn(xэ)/dx -- градиент распределения концентрации легирующих примесей в ОПЗ, снижающийся при их уменьшении;
еео -- диэлектрическая проницаемость кремния;
фкз -- потенциальный барьер p-n-перехода база-эмиттер.
Потенциальный барьер p-n-перехода база-эмиттер рассчитывается по формуле
(13)
Ширина ОПЗ p-n-перехода коллектор-база
(14)
где -- характеристическая длина в распределении акцепторов в базе;
фкк и Uкб -- потенциальный барьер и напряжение на р-п-переходе коллектор-база.
Потенциальный барьер p-n-перехода коллектор-база находится из выражения
(15)
Из соотношений (12)...(15) следует, что ширина p-n-переходов база-эмиттер и коллектор-база увеличивается при уменьшении концентрации легирующих примесей в ни и т.д.................
