Типовик_пункт_1 (Типовой расчёт, часть 2)
Описание файла
Файл "Типовик_пункт_1" внутри архива находится в папке "tr4". Документ из архива "Типовой расчёт, часть 2", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика полупроводников" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "физика полупроводников" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Типовик_пункт_1"
Текст из документа "Типовик_пункт_1"
7
Московский Энергетический Институт (ТУ)
Типовой расчёт
по физике диэлектрических материалов
Выполнил: Гончаров Е.О.
гр. ЭЛ-15-04
Проверил: Бородулин В. Н.
Москва 2007 г.
1) Исследовать механизм проводимости в плёнке МДМ структуры на основе HP jrcbljd толщиной 0.05-0.3 мкм. Омические контакты имеют площадь 0,85мм2.Экспериментальные зависимости уд. эл. проводимости σ имеют вид прямых в поллулогарифмических координатах от температуры и напряженности эл. поля,крайние значения которых приведены ниже.Перестроить исходные данные в координатах по Френкелю и по Шоттки (для построения графиков следует брать не менее 5-ти точек на заданной прямой).Сопоставить полученные данные и дать заключение о механимзме токопрохождения.
T,C 50 125 E,В/см 10^3 10^6
lg σ,(Ом*см)^-1 -14,6 -11 -14,6 -13,2
2) Считая, что в указанной в п.1. структуре МДМ будет наблюдаться тепловой пробой, рассчитать и построить зависимость Епр=f(T), используя модель тепловой теории пробоя тонких пленок по Клейну.
Фундаментальные константы и другие постоянные:
-
q = 1.602*10-19 Кл - элементарный заряд
-
k = 1.38*10-23 Дж/К = 8.6 * 10-5 ЭВ/К - постоянная Больцмана
-
ε0 = 8.85*10-12 Ф/м - электрическая постоянная
-
d = 0,1 мкм - толщина плёнки
-
ε = 18 - диэлектрическая проницаемость плёнки
-
S = 0,85^-6 м^2 - площадь омических контактов
-
А = 120 - постоянная Ричардсона
Решение:
Сделаем предоположение, что зависимость lgσ = f(E) сделана для точки T=50°С, т.к. значение проводимости в «первой» крайней точки совпадают. Исходя из этого будет делать расчет.
-
Приведем исходную зависимость к виду ln(I) = f(U^0.5).
U=E*d
Ln(I) = -31,478 А.
Ln(I) = -21,346 А.
Полученная таблица значений
Ln(I),А | U^1/2,В^1/2 |
-31,478 | 0,1 |
-21,346 | 3,162 |
-
Величина наклона ВАХ при 50°С:
Экспериментальный наклон ВАХ получим из геометрических построений:
Βшэ=(-31,478+21,346)/(0,1-3,162)=3,309
Теоретический наклон ВАХ рассчитывается по формуле (в СИ):
-
Величина потенциального барьера - φф, эВ
Найдем уравнения прямых, которые представляют собой ВАХ пленки. Они имеют вид:
y = b + k*x
Для Т = 323 К
Составим систему уравнений:
-31,478 = b + 0,1*k
-21,346 = b + 3,162*k
Откуда:
b = -31,809
k = 3,309
Тогда аппроксимационная зависимость имеет вид: ln(Iш) = -31,809 + 3,309*U1/2
При ее помощи можно найти высоту потенциального барьера (эВ):
4) Перестроить исходные ВАХ в координатах по Френкелю и найти параметры βфэ, βфр, φa
Рассчитаем дополнительные точки ВАХ (помимо крайних) в координатах по Шоттки:
Ln(I),А | -31,478 | -28,5 | -26,846 | -25,191 | -21,346 |
U^1/2,В^1/2 | 0,1 | 1 | 1,5 | 2 | 3,162 |
Для того чтобы перестроить данные зависимости в координатах по Френкелю, вычтем из значения ln(I) натуральный логарифм квадрата квадратного корня напряжения.
Получим:
Ln(I/U),А/В | -26,873 | -28,500 | -27,657 | -26,577 | -23,648 |
U^1/2,В^1/2 | 0,1 | 1 | 1,5 | 2 | 3,162 |
Экспериментальный наклон ВАХ найдем из геометрических построений:
Теоретический наклон ВАХ рассчитывается по формуле (в СИ):
Величина потенциального барьера - φф, эВ
Найдем уравнения прямых, которые представляют собой ВАХ пленки. Они имеют вид:
y = b + k*x
Для Т = 323 К
Составим систему уравнений:
-26,873 = b + 0,1*k
-23,648 = b + 3,162*k
Откуда:
b = -26,978
k = 1,053
Тогда аппроксимационная зависимость имеет вид: lg(Iф) = -26,978 + 1,053*U^1/2
При ее помощи можно найти высоту потенциального барьера (эВ):
Расчет диэлектрической проницаемости ε по полученным экспериментальным данным.
Для расчета диэлектрической проницаемости по модели токопрохождения Френкеля используем следующую формулу:
Для расчета диэлектрической проницаемости по модели токопрохождения Шоттки используем следующую формулу:
Рассчитаем диэлектрическую проницаемость для модели токопрохождения Френкеля:
Т = 323 К
Рассчитаем диэлектрическую проводимость для модели токопрохождения Шоттки:
4) Сопоставление полученных данных и выводы о механизме токопрохождения.
Оценивая экспериментальные зависимости можно увидеть присутствие обоих механизмов токопрохождения, по Шоттки и по Френкелю. Однако модель токопрохождения по Шоттки не обеспечивает достаточной точности. Об этом говорит большее, чем у модели по Френкелю, расхождение экспериментальных и расчетных значений углов наклона зависимостей, также, экспериментальные значения диэлектрической проницаемости ε, посчитанные для модели токопрохождения по Френкелю, более близки к теоретическому значению. Сравнение значений высот потенциальных барьеров окончательно подтверждает преобладание модели токопрохождения по Френкелю.
Итак, подводя окончательный итог, можно утверждать, что в пленке присутствуют оба механизма токопрохождения, с явным преобладанием механизма токопрохождения по Френкелю.