tr1 (541116)

Файл №541116 tr1 (Типовой расчёт, часть 1)tr1 (541116)2015-08-02СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

Типовой расчет по физике диэлектриков

Выполнил: Ветров Д.А.

группа ЭЛ-15-04

Проверил: Бородулин В.Н.

Задание

1. Исследовать механизм проводимости в пленке оксида лютеция с =13 МДП-структуры, толщиной 0.1 мкм, нанесенной на кремниевую подложку n-типа. Омические контакты, изготовленные из алюминия и золота, имеют площадь  1мм2 . Вольтамперные характеристики имеют вид прямых в координатах ln I/U, A/B (U1/2 , B1/2) (в координатах по Френкелю), крайние значения которых приведении ниже при разных температурах.

Найти:

  1. Величину наклона ВАХ из эксперимента и расчета - ф-р, ф-э;

  2. Вычислить высоту барьера - ф-п, эВ;

  3. Перестроить исходные ВАХ в координатах по Шоттки ln I,A – (U1/2 , B1/2) и найти, аналогично п.п. 1;2, параметры шэ, шр, ш .

T, K

300

77

lg I/U, A/B

6,1 10.3

2.1 10.5

U1/2 , B1/2

0.3 1.0

0.3 1.0

Сопоставить полученные данные и дать заключение о механизме токопрохождения.

2. Считая, что в указанной МДП-структуре будет наблюдаться тепловой пробой, рассчитать и построить зависимость Eпр=f(T), используя модель тепловой теории пробоя тонких пленок по Клейну.

В координатах lg(I), U

T, K

300

77

lg I/U, A/B

5,054 10.3

1.577 10.5

U1/2 , B1/2

0.3 1.0

0.3 1.0

Весь расчет проводиться в еденицах измерения СГСЕ.

Значение постоянных величин СГСЕ:

q=4.8032*10^-10 – Заряд электрона (Кл)

k=1.38^-16 – Постоянная Больцмана

Часть 1

  1. Величина наклона ВАХ из эксперемента и рассчета во Френкелевских координатах

ВАХ с промежуточными точками в координатах по Френкелю:

T=300К

T=77К

lg I/U, A/B

U1/2 , B1/2

lg I/U, A/B

U1/2 , B1/2

6.1

0.3

2.1

0.3

6.7

0.4

3.3

0.4

7.3

0.5

4.5

0.5

7.9

0.6

5.7

0.6

8.5

0.7

6.9

0.7

9.1

0.8

8.1

0.8

9.7

0.9

9.3

0.9

10.3

1.0

10.5

1.0


1.1 Теория

ф – показывает тангенс угла наклона ВАХ во Френукелевских координатах.

Вывод формулы для рассчета ф-р

Механизм токопрохождения через диэлектрическую пленку в системе МДМ может быть обусловлен эффектом Френкеля-Пула в достаточно сильных полях (eU>kT). В этом случае ВАХ может быть описана соотношением:

,

(1)

Где постоянная Ричардсона A=120; I –в амперах; d – в сантиметрах; μ – подвижность электронов, см^2/(В*С); U – приложенное напряжение, В; q – заряд электрона, Кл; T – температура, К; d – толщина диэлектрической пленки, см; qφ – энергия активации атомов примеси; ε – диэлектрическая проницаемость

Логарифмируя формулу (1) получим соотношение

(2)

Из формулы (2) видно, что если имеет место френкелевский механизм токопрохождения, то зависимости, построенные во френкелевских координатах lg(I/U)=F(U^1/2) будет представлять собой прямую линию. Наклон этой зависимости может быть рассчитан теоретически.

Если предположить, что μ слабо зависит от U, то

(3)

и наклон этой зависимости будет определяться по формуле

(4)

    1. Эксперементальная величина наклона ВАХ.

Эксперементальную величину наклона ВАХ определим как тангенс угла наклона прямой.

Для T=300 К :

Для T=77 K :

    1. Рассчет

βфп рассчетное при 300 K из (4):

βфп рассчетное при 77 K из (4):

2. Высота барьера ф-п.

Расчет выполнен в единицах Си:

2.1 Результат расчета:

U^1/2,В

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1.0

qφ, эВ

0.101

0.112

0.082

0.071

0.061

0.051

0.04

0.029

3. ВАХ в координатах по Шоттки

Таблица эксперементальных значений в координатах по Шоттки

T=300К

T=77К

lg I, A

U1/2 , B1/2

lg I, A/B

U1/2 , B1/2

5,054

0,3

1,054

0.3

5,904

0,4

2,504

0.4

6,698

0,5

3,898

0.5

7,456

0,6

5,259

0.6

8,19

0,7

6,59

0.7

8,906

0,8

7,906

0.8

9,608

0,9

9,208

0.9

10,3

1,0

10,5

1.0


3.1 Теория

Если токопрохождение через пленку осуществляеться с помощью надбарьерной эмиссии электронов (эмиссия Шоттки) в диэлектрическию пленку, то ВАХ может быть описан формулой

(8)

Логарифмируя (8) получим:

(9)

Из (9) найдем теоретическую величину ш

(10)

3.2 Эксперементальные значения ш

Для температуры 300 К:

ш:=(10.3-5.054)/(1.0-0.3)

ш:=7.494

Для температуры 77 К:

ш:=(10.5-1.054)/(1.0-0.3)

ш:=13.494

3.3 Теоретический рассчет ш

Для температуры 300 К:

Для температуры 77 К:

4. Высота потенциального барьера в Шоттковской моделе.

4.1 Теория

Вычислим энергию активации (величину потенциального барьера) qφ для механизма прохождения тока по Шоттки по формуле:

где Cш – постоянная величина в зависимости lg(Iш):=Cш+βш*U^1/2. Найдем ее из экспериментальных значений. А=120.

4.2 Расчет

Для T=300 К, βш=7.494

lg(Iш):=Cш+7.494U^1/2

Для расчета Cш возьмем экспериментальные значения:

5.054=Cш+7.494*0.3

Cш=2.806 =>

qφ=8.474*10^-4 эВ

Выводы к части 1.

Сопоставляя полученные данные можно сделать выводы, что при температуре 300 кельвинов проводимость в пленке обусловлена Френкеле-Пуловским механизмом проводимости. А при температуре 77 кельвинов, проводимость обусловлена Шоттковсим механизмом.

Часть 2

Считая, что в указанной МДП-структуре будет наблюдаться тепловой пробой, рассчитать и построить зависимость Eпр=f(T), используя модель тепловой теории пробоя тонких пленок по Клейну.

В данной части расчет будет производиться в системе Си.

2.1 Рассчет

Расчет Епр будет проводиться по формуле:


где

а – температурный коэффициент


b – полевой коэффициент

Для вычисления полевого коэффициента требуется напряженность Е, которую можно найти из следующего соотношения:

Необходимые для обоих коэффициентов значения удельной объемной проводимости можно найти из следующего соотношения:

Произведем необходимые расчеты и построим зависимость Епр=f(T):

Полевой коэффициент:

Температурный коэффициент:

Построим зависимость Епр=f(T):

Значения Епр и Т

Епр*10^6, В/м

Т, К

100

70

8,5

80

7,4

90

6,4

100

5,5

110

4,59

120

4,0

130

3,50

140

3,00

150

2,75

160

2,50

170

2,25

180

2,00

190

1,75

200

1,55

210

1,45

220

1,35

230

1,25

240

1,20

250

1,10

260

1,05

270

1,00

280

0,95

290

0,9

300

Выводы к части 2

Значение пробивной напряжённости электрического поля тонкой плёнки уменьшается с ростом температуры, что соответствует модели теплового пробоя по Клейну.

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
1009,5 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов домашнего задания

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее