II. Расчет параметров и характеристик диода Ганна

 

Расчет параметров диода выполняем при условии, что он является арсенид галлиевым.

-собственная концентрация n_i=1,7∙10¹⁶ см^-3

-температура Т₀ =300 К

-постоянная Больцмана k= 1,38∙10^-23 Дж/К

-диффузионная длина L_n= 1,8∙10^{-19 м}

-концентрация акцепторной примеси N_a= 2∙10¹⁶ см^-3

-концентрация донорной примеси N_д= 10¹⁶ см-3

-диэлектрическая постоянная ε₀= 8,85∙10^-12 Ф/м

-диэлектрическая проницаемость ε= 12 Ф/м

-площадь барьера S= 10^-5м²

-длина волны λ= 50 мкм

-максимально допустимая температура T_{n max}= 500 K

-ток обратный I_обр= 0,2 мА

- заряд электрона q= 1,6·10^-19 Кл

Контактная разница потенциалов φ_к, Β:

 

(2.1)

 

где к- постоянная Больцмана; Т-температура;

L_n –диффузионная длина;

N_a –концентрация акцепторной примеси;

N_д -концентрация донорной примеси;

n_i –собственная концентрация.

Ширина p-n перехода l₀, м:

 

 

где ε-диэлектрическая постоянная;

ε₀ –диэлектрическая проницаемость.

Ширина p-n перехода при напряжении 1,2 В l, м:

 

 

где U –данное напряжение.

Барьерная емкость С_б , Ф:

 

 

где S- площадь барьера.

Граничная частота, Гц:

 

 

где π=3,14.

Тепловое сопротивление R_т , Ом:

 

 

где λ- длина волны.

Расчет теплового сопротивления R_т по формуле произведем в программе Turbo Pascal (Program 1):

Program 1;

Var l: integer;

l1,S,: real;

Begin

Readln (l,l1,S);

R:=l/(l1*S);

Writeln (‘R:=’,R);

Readln;

End.

Максимальное напряжение U_max,В:

 

 

где T_nmax –максимально допустимая температура;

I_обр –ток обратный.

Программа по которой производилися расчет максимального напряжения U_max по формуле представлена ниже (Program 2):

Program 2;

Var T1,T2,R: integer;

U,I: real;

Begin

Readln (I,T1,T2,R);

U:=(T1-T2)/(R*I);

Writeln (‘U:=’,U);

Readln;

End.

ВЫВОД

Диоды Ганна, как твердотельные генераторы токов в диапазоне СВЧ находят очень широкое применение в разнообразнейших устройствах благодаря своим несомненным преимуществам: легкости, компактности, надежности, эффективности и др.Со времен своего появления диоды Ганна неоднократно совершенствовались. Шло повышение рабочих частот, приводящее к соответственному уменьшению размеров кристалла; принимались различные меры по увеличению КПД диодов и их выходной мощности. Все это время рассчет диодов Ганна представлял собой очень длительный и трудоемкий процесс, даже с использованием компьютеров первых поколений. Однако, в наше время, в век стремительного роста материально-научной базы компьютерной техники становится возможным построить программное обеспечение, позволяющее произвести рассчет диода Ганна легко и просто.

В расчетной части курсового проекта с использование исходных данных рассчитали такие параметры диода Ганна на арсениде галлия: контактную разницу потенциалов, ширину p-n перехода, ширину p-n перехода при напряжении 1,2 В, барьерную емкость, граничную частоту, тепловое сопротивление,а также максимальное напряжение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. В.В.Пасынков, Л.К. Чиркин, А.Д.Шинков. «Полупроводниковые приборы», Москва: «Высшая школа», 1981г, 430 стр.

2. Ю.А.Овечкин «Полупроводниковые приборы», Москва: «Высшая школа, 1986г, 303 стр.

3. Справочник «Диоды»,Москва: «Радио и связь», 1990г, 335стр.

4. М.С.Гусятинер, А.И.Горбачев «Полупроводниковые сверхвысокочастотные диоды», Москва: «Радио и связь», 1983г, 223 стр

5. Справочник под ред.Н.Н.Горюнова «Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы», Москва: «Энергоатомиздат», 1987г, 742 стр.

6. З.А.Никонова, О.Ю.Небеснюк, «Твердотельная электроника» конспект лекцій, 2002г, 99 стр.

7. В.М.Березин, В.С.Буряк «Электронные приборы СВЧ»,Москва: «Высшая школа»1985г, 293 стр.

8. Ф.И.Вайсбурд «Полупроводниковые приборы» Москва: издательство «Связь», 1966г, 131 стр.

9. Ю.Е.Веревкин «Основы электронной и полупроводниковой техники»,Ленинград: издательство «Судостроение», 1969г, 603стр.

10. Справочник радиолюбителя: полупроводниковые приємно-усилительные устройства под ред Р.М.Терещук,С.А.Седов.- М.: «Наукова думка», 1984г, 675 стр.

11. Н.А.Шибаев Н.А. «Электровакуумные и полупроводниковые приборы» М.: «Воениздат», 1967г, 423стр.

12. В.Ю.Лавриненко «Справочник по полупроводниковым приборам»,Киев.: «Техника», 1964г,325стр.

13. А.В.Дыкин. «Электронные и полупроводниковые приборы» М.: «Энегрия»,1965г,257 стр..

14. А.Згут, О.Я.Язгур «Полупроводниковые диоды и триоды»,М.: «Москва»,1960г, 345стр.

15. В.Ф.Власов «Электронные и ионные приборы»,М.: «Связьиздат», 1960, 367стр.