Сборник задач по микрооптоэлектронике. Гуртов В.А - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПетрГУ | Петрозаводск

Составители: 

Рубрика: 

30
Q = 5·10
-8
Кл и
T
ox
0,565 В
Q
V
C
∆= =
, где емкость окисла
20
12
ox 2
12 2
CC
CC
CC d
εε
=≈=
+
, т.к. емкость нижнего слоя много больше, чем
верхнего C
1
>> C
2
.
б) Если t → ∞, то ток J падает (т.е. J → 0), и соответственно из выражения для
тока J = 0,2 – 2,26·10
5
·|Q| = 0 можно получить встроенный заряд
Q = 0,2/2,26·10
5
= 8,84·10
-7
Кл и ∆V
T
= 9,98 В ≈ V
G
.
6.4. Накопление заряда в инверсионном канале при термогенерации происхо-
дит по закону:
D
th s рел
i
(1 ), где
рел
t
N
NN e
n
τ
τ
−
=− =
. (6.4)
Площадь элемента 2,5·10
-7
. Количество электронов в равновесии равно
N
s
= 1·10
13
·2,5·10
-7
= 5·10
6
на элемент. За счет тепловой генерации имеем
N
th
= 0,05·2,5·10
3
= 125 электронов на элемент. Из уравнения (6.4), учитывая
τ
рел
>> t
н
(t
н
= 10 мс), τ
рел
= 200 с. Сосчитав уровень легирования
N
D
= 1·10
15
см
-3
, имеем τ
0
= 4 мс.
6.5. Скорость поверхностной генерации I
s
для полностью обедненной поверх-
ности и скорость генерации I
F
в приповерхностной обедненной области:
isstt
i
sF
;
22
qn SN
qn SW
II
υσ
τ
==
. (6.5)
Отсюда плотность поверхностных состояний рассчитаем при условии
I
s
= 2·I
F
, т.е.
10 2
ss
tt
2
210 см
W
N
τυ σ
−
==⋅
.
7. Оптоэлектроника
7.1. Доля излучаемого света через лицевую поверхность светодиода F и ко-
эффициент отражения R определяются:
22 2
121 21
221 21
1
1;
4
nnn nn
FR
nnn nn
⎡⎤
⎛⎞⎛⎞ ⎛⎞
−−
⎢⎥
=⋅ ⋅− =
⎜⎟⎜⎟ ⎜⎟
++
⎢⎥
⎝⎠⎝⎠ ⎝⎠
⎣⎦
. (7.1)
P
0
= F·P
i
– внешняя мощность (P
i
– внутренняя мощность);
2
0i
2
14(3,6)
;; 71,23;
2, 4
1
4,6
IV
PIVP
FF
η
η
⋅⋅ ⋅
=⋅⋅ = = =
⎛⎞
⎛⎞
−
⎜⎟
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
⎝⎠
                                           Q
Q = 5·10-8 Кл        и             ∆VT =       = 0,565 В ,              где        емкость    окисла
                                           Cox
         C1C2         εε
Cox =           ≈ C2 = 2 0 , т.к. емкость нижнего слоя много больше, чем
        C1 + C2        d2
верхнего C1 >> C2.
б) Если t → ∞, то ток J падает (т.е. J → 0), и соответственно из выражения для
тока J = 0,2 – 2,26·105·|Q| = 0 можно получить встроенный заряд
Q = 0,2/2,26·105 = 8,84·10-7 Кл и ∆VT = 9,98 В ≈ VG.
6.4. Накопление заряда в инверсионном канале при термогенерации происхо-
дит по закону:
                                                     t
                                               −
                                                   τ рел                    ND
                           N th = N s (1 − e               ), где τ рел =      .                (6.4)
                                                                            ni
Площадь элемента 2,5·10-7. Количество электронов в равновесии равно
Ns = 1·1013·2,5·10-7 = 5·106 на элемент. За счет тепловой генерации имеем
Nth = 0,05·2,5·103 = 125 электронов на элемент. Из уравнения (6.4), учитывая
τрел >> tн (tн = 10 мс),   τрел = 200 с. Сосчитав    уровень    легирования
            15   -3
ND = 1·10 см , имеем τ0 = 4 мс.
6.5. Скорость поверхностной генерации Is для полностью обедненной поверх-
ности и скорость генерации IF в приповерхностной обедненной области:
                                      qni SN ssυ tσ t       qn SW
                               Is =                   ; IF = i    .                             (6.5)
                                            2                 2τ
Отсюда плотность поверхностных состояний рассчитаем при условии
                          2W
Is = 2·IF, т.е. N ss =             = 2 ⋅1010 см −2 .
                         τυ tσ t


7. Оптоэлектроника
7.1. Доля излучаемого света через лицевую поверхность светодиода F и ко-
эффициент отражения R определяются:
                     1 ⎛ n1 ⎞ ⎡ ⎛ n2 − n1 ⎞ ⎤
                             2             2                   2
                                                   ⎛ n2 − n1 ⎞
                  F = ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎢1 − ⎜      ⎟ ⎥; R = ⎜         ⎟ .                                (7.1)
                     4 ⎝ n2 ⎠ ⎢ ⎝ n2 + n1 ⎠ ⎥      ⎝ n2 + n1 ⎠
                               ⎣             ⎦
P0 = F·Pi – внешняя мощность (Pi – внутренняя мощность);
                                         η ⋅ I ⋅V            1     4 ⋅ (3, 6) 2
             P0 = η ⋅ I ⋅ V ; Pi =                       ;     =                  = 71, 23;
                                            F                F ⎛ ⎛ 2, 4 ⎞ 2 ⎞
                                                                 ⎜1 − ⎜         ⎟
                                                                 ⎜ ⎝ 4, 6 ⎟⎠ ⎟
                                                                 ⎝              ⎠

30

Страницы