应用物理光电综合设计半导体中载流子浓度的计算分析大学论文Word文件下载.docx
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2.3.系统设计(建模)7
2.4.仿真结果与结果分析8
三、课题3:
半导体激光器静态特性的计算10
3.1.课题任务要求及技术指标10
3.2.课题分析及设计思路10
3.3.系统设计(建模)11
3.4.仿真结果与结果分析12
四、课程设计小结16
半导体中载流子浓度的计算分析
1.1.课题任务要求及技术指标
设计任务:
若锗中含有一定数量的杂质元素Sb,试根据要求分析杂质浓度与电离度以及电离温度之间的关系:
(1)当Sb浓度分别为
和
时,计算杂质99%,90%和50%电离时的温度各为多少?
(2)根据一定杂质类型和杂质浓度,画出电离度和温度的关系图线,并确定半导体处于强电离区(电离度>
90%)的温度范围。
设计要求:
(1)具有友好输入输出界面;
(2)调整输入数据,得出相应结果,并进行分析。
1.2.课题分析及设计思路
本题是已知掺杂一定数量杂质的半导体,分析其杂质浓度、电离度及电离温度之间的关系,并且在已知杂质浓度的条件下根据电离度计算温度。
由固体电子导论中载流子浓度的知识,随着温度升高,电离程度加大,载流子浓度也增加,但温度进一步升高后,杂质全部电离,此时以本征激发为主,载流子浓度迅速增加,本题中锗中掺Sb时,形成n型半导体,任务是要作出一定掺杂浓度下电离度和温度的关系曲线,计算公式如下:
浓度为1014时电离度与温度的关系式为:
D=1-exp(116./T)*10^(14)/10^(15)./T.^(1.5)
浓度为1017时电离度与温度的关系式为:
D=1-exp(116./T)*10^(17)/10^(15)./T.^(1.5)
1.3.系统设计(建模)
gui_Singleton=1;
gui_State=struct('
gui_Name'
mfilename,...
'
gui_Singleton'
gui_Singleton,...
gui_OpeningFcn'
OpeningFcn,...
gui_OutputFcn'
OutputFcn,...
gui_LayoutFcn'
[],...
gui_Callback'
[]);
ifnargin&
&
ischar(varargin{1})
gui_State.gui_Callback=str2func(varargin{1});
end
ifnargout
[varargout{1:
nargout}]=gui_mainfcn(gui_State,varargin{:
});
else
gui_mainfcn(gui_State,varargin{:
functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)
globala;
globalb;
c1=solve('
116/T=1.5*log(T)-2.3'
);
c2=solve('
116/T=1.5*log(T)-9.2'
c3=solve('
116/T=1.5*log(T)'
c4=solve('
116/T=1.5*log(T)-6.9'
c5=solve('
116/T=1.5*log(T)+3'
c6=solve('
116/T=1.5*log(T)-3.9'
switcha
case1
ifb==1
set(handles.text1,'
String'
double(c1));
elseifb==2;
double(c3));
elseifb==3;
double(c5));
end;
case2
double(c2));
double(c4));
double(c6));
globalab;
ifa==1
T=17.58:
0.1:
40;
D=1-exp(116./T)*10^(14)/10^(15)./T.^(15);
plot(T,D);
xlabel('
¿
ª
Ê
Ï
Î
Â
¶
È
K'
ylabel('
µ
ç
À
ë
'
title('
Å
¨
10^14(cm*3)Ê
±
º
Í
Ä
¹
Ø
¼
ß
set(handles.text3,'
elsea==2
T=80:
1:
550;
D=1-exp(116./T)*10^(17)/10^(15)./T.^(15);
10^17(cm*3)Ê
1.4.仿真结果与结果分析
1.4.1.仿真结果:
图1-1
图1-2
图1-3
图1-4
1.4.2.结果分析:
由实验结果不难看出,随温度升高载流子浓度逐渐增大至达到一个饱和状态,即前面所说的高温本征激发,此时载流子浓度不变化,电离度也是逐渐增大至一稳定水平。
光电探测器光电流的计算
2.1.课题任务要求及技术指标
计算光电探测器的光电流。
(2)参量可任意输入;
(3)模拟输入一组数据(数据值应与实际相当),给出结果。
参考:
《光电子学》光电探测器
2.2.课题分析及设计思路
该设计单元进行数值计算,不涉及图象,故可编辑相应数量的输入框以及相应数量的输出框即可。
光电探测器光电流的计算涉及11个变量,分别为:
二极管横截面积A,P区掺杂浓度Na,N区掺杂浓度Nd,电子扩散系数Dn,空穴扩散系数Dp,少数电子载流子寿命n,少数空穴载流子寿命p,电子空穴对光产生率GL,反向偏压V,温度T,p-n结基质,影响本征载流子浓度。
计算中得出四个中间结果,为:
电子扩散长度Ln,空穴扩散长度Lp,内建电压Vbi,耗尽层宽度W。
最终结果:
光电流I。
其中有判断过程,当计算出的Ln和Lp与W相比很小时可将光电流作为瞬时电流,在此不作判断,得出精确结果。
设计思路:
T不同,将影响本征载流子浓度以及内建电压的值,但为了简化问题,这里只计算温度为300K时的情况,即常温下的情况。
考虑到不同基质将有不同的本征载流子浓度,而GaAs也是重要的探测器物质,因此设计单元选择不同物质来获得相应的载流子浓度,给出Si,Ge.GaAs三种常见基质。
并给每个输入变量设定相应的缺省值。
2.3.系统设计(建模)
@wxy11_OpeningFcn,...
@wxy11_OutputFcn,...
End
functionwxy11_OpeningFcn(hObject,eventdata,handles,varargin)
handles.output=hObject;
guidata(hObject,handles);
functionvarargout=wxy11_OutputFcn(hObject,eventdata,handles)
varargout{1}=handles.output;
VR=str2num(get(handles.edit1,'
));
Dn=str2num(get(handles.edit5,'
Dp=str2num(get(handles.edit6,'
Tn=str2num(get(handles.edit7,'
Tp=str2num(get(handles.edit8,'
Ln=sqrt(Dn.*Tn)*10^4;
Lp=sqrt(Dp.*Tp)*10^4;
e=1.6*10^(-19);
Na=str2num(get(handles.edit3,'
Nd=str2num(get(handles.edit4,'
Vbi=0.026*log(Na.*Nd./(1.5*10^(10))^2);
W=sqrt(2*11.9*8.85*10^(-14)*(Na+Nd).*(Vbi+VR)/(e.*Na.*Nd))*10^4;
A=str2num(get(handles.edit2,'
Gl=str2num(get(handles.edit9,'
I=e.*A.*10^(-8).*Gl.*(W+Ln+Lp)*0.1
set(handles.edit10,'
num2str(I));
2.4.仿真结果与结果分析
2.4.1.仿真结果:
图2-1
图2-2
2.4.2.结果分析:
(1)选择Si及所有缺省值,得到
Ln=4.4721um
,
Lp=3.4641um
,W=0.73324um
Vbi=0.71534V
,I=0.13871mA
选择Ge
,W=0.67947um
Vbi=0.3317V
,I=
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