Регистрация / Вход
Прислать материал

Метод измерения температуры металлургической границы p-n перехода

ФИО
Шегенов Гани Бакытжанулы
Электронная почта
48c8eed9309c4jan_90@inbox.ru
Номинация
Информационные технологии
Институт
Институт информационных технологий и автоматизированных систем управления (ИТАСУ)
Кафедра
Электротехники и микропроцессорной электроники
ФИО научного руководителя
проф.,д.ф.-м.н. Федор Иванович Маняхин
Академическая группа
ЭМЭ-15-М
Наименование тезиса
Метод измерения температуры металлургической границы p-n перехода
Тезис

         Согласно предлагаемому методу через диодную структуру пропускают прямой ток величиной 10 мкА и измеряют прямое падение напряжения.

         Прямое падение напряжения экспоненциально зависит от тока

\(I=I_0\frac{\mathrm qU}{\mathrm mkT}\)          (1)

где I – прямой ток через p-n переход, I0 – обратный ток, q – элементарный заряд, U – прямое напряжение смещения, m –фактор неидеальности (обычно m=1-2), k – постоянная Больцмана, Т – температура металлургической границы p-n перехода.

        Для резкого n+-p перехода обратный ток описывается выражением

\(I_0=qn_i^2\frac{D_n}{L_np_p}\)      (2)

где ni – собственная концентрация носителей заряда, Dn –  коэффициент диффузии электронов, Ln диффузионная длина электронов, pp – концентрация дырок в p-области p-n структуры.

       Температурно-зависимым параметром является собственная концентрация. Выражение для расчета собственной концентрации имеет вид

\(n_i=(n_np_p)^{0,5}=(N_cN_v)^{0,5}exp(-\frac{E_g}{2kT}),\)    (3)

где nn – концентрация электронов в n-области, NC, NV – плотности состояний зоны проводимости и валентной зоны соответственно, Eg – ширина запрещенной зоны.

        Логарифмируя (1) с учетом того, что прямой ток имеет фиксированную величину, можно получить зависимость прямого напряжения от температуры p-n перехода

\(U=m\lfloor E_{g0}-aT \rfloor,\)     (4)

где \(a=\frac{dU}{dT}.\)

   Для полупроводника, у которого подвижность m=1000 см2/Вс, время жизни носителей заряда t=10-9 с , pp=1019 см-3 при I0=10-5 А   а=2.2×10-3×m [В/К].