МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ОСНОВНИХ. ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ р-n-ПЕРЕХОДІВ

4 МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ОСНОВНИХ

ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ р-n-ПЕРЕХОДІВ

Завдання до курсового проекту даються у двох напрямах:

- отримання випрямляючих р-n-переходів дифузійним методом;

- технологія виготовлення напівпровідникових приладів в інтегрованому виконанні.

4.1 Особливості розрахунку технологічних параметрів дифузійних p-n-переходів

Необхідно розрахувати поверхневу концентрацію С₀, побудувати розподіл домішки С_х, визначити глибину залягання р-n-переходу х і градієнт концентрації домішки в p-n-переході а_j.

4.1.1 Поверхнева концентрація дифузанта визначається як концентрація атомів домішки в нескінченно тонкому поверхневому шарі. У проекті потрібно вибрати поверхневу концентрацію, враховуючи розчинність домішки у даному кристалі.

Концентрація вихідної домішки С_в вибирається на 3-4 порядки менше, ніж С₀.

4.1.2 Розподіл концентрації домішки вздовж дифузійного шару. Знаючи С₀ і спосіб проведення дифузії, можна розрахувати криву розподілу густини домішкових атомів при дифузії. Якщо дифузія йде з невиснаженого джерела, розподіл описується функцією доповнення до інтегралу похибок:

. (4.4)

Якщо дифузія іде з джерела з кінцевим вмістом домішки, розподіл описується кривою Гауса:

. (4.5)

Для побудови цих функцій в курсовому проекті необхідно використати дані, наведені в літературі.

Оскільки значення С_Х змінюється на 3¸5 порядків, криві розподілу в лінійному масштабі не можна побудувати, тому і побудову ведуть в напівлогарифмічному масштабі. У проекті треба побудувати розподіл концентрації аж до базової області, де С_Х≈С_В..

4.1.3 Глибина залягання р-n-переходу визначається за відомими режимами дифузії з кривої розподілу, оскільки р-n-перехід залягає на глибині х=х_і, де С_Х=0. З прийнятною точністю для обох випадків розподілу домішки

. (4.6)

Обчислене значення потрібно порівняти зі значенням, отриманим з графічної побудови. У проекті необхідно підібрати такий режим дифузії (температуру і час), щоб глибина залягання переходу забезпечувала необхідну товщину базової області W. Разом з тим студенти можуть вибрати дифузійний елемент і спосіб дифузії, використовуючи дані значень коефіцієнтів дифузії і розчинності.

4.1.3 Градієнт концентрації домішки у р-n-переході визначають або графічно з кривої розподілу, або диференціюванням розподілу за координатою:

для erfc – розподілу:

, (4.7)

для розподілу Гауса:

. (4.8)

У проекті треба визначити градієнт концентрації обома способами. Для заданого способу створення р-n-переходу необхідно скласти опис технологічного процесу виготовлення розрахованого р-n-переходу.

4.1.5 ВАХ для тонкого n-p переходу отримаємо при наступних припущеннях:

- носії заряду (дірки й електрони) рекомбінують тільки один з одним;

- в усіх точках кристала, які не лежать усередині переходу, об’ємний заряд дорівнює нулю;

- перехід працює в області малих сигналів, тобто концентрація неосновних носіїв заряду мала порівняно з концентрацією основних носіїв;

- генерацією і рекомбінацією усередині області об’ємного заряду нехтуємо, вважаючи цю область достатньо вузькою, а час прольоту в ній – достатньо малим;

- розглядається одномірний випадок розповсюдження носіїв заряду тільки вздовж осі х;

- розглядається стаціонарна задача, тобто .

Відомо, що густина діркового і електронного струмів відповідно дорівнює:

, (4.9)

. .10)

Густина загального струму через перехід дорівнює сумі складових струмів:

. (4.11)

Якщо до переходу прикладена зворотна напруга, яка значно перевищує , то струм переходу досягає “насичення”, тобто в значному діапазоні не залежить від напруги. Струм, що протікає у цьому випадку через перехід, називається струмом насичення. Тому формулу (4.11) можна переписати у вигляді:

, (4.12)

де густина струму насичення:

. (4.13)

Побудувати ВАХ р-n-переходу.

4.1.6 Топологія дифузійного приладу розраховується за початковими даними для розрахунку параметрів приладу: d - діаметр кристала; RT - тепловий опір корпусу; Т_корп - температура корпусу.

Максимальну температуру переходу прийняти Т=86 ⁰С для Ge; Т=40 ⁰Cдля Si.

Початкові дані для розрахунку дифузійних напівпровідникових приладів наведені у табл. 4.1.

Конструкцію корпусу для напівпровідникових приладів необхідно підібрати в залежності від розмірів кристала і розсіюваної потужності.

Таблиця 4.1 – Початкові дані для розрахунку

Парамет-ри	Варіант

d мм			1,1		1,2	1,3		1,5		1,6		1,9				2,1	2,2
R_T м²×К/Вт
Т_корп ⁰С
Парамет-ри	Варіант

d мм	2,4		2,6		2,7	2,9						1,4		1,3		1,7	1,9
R_T,м²×К/Вт
Т_корп ⁰С
Парамет-ри	Варіант

d мм		2,1		2,2			2,7		1,1		1,8		1,5		1,1			1,7
R_T, м²×К/Вт
Т_корп ⁰С

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒