В уравнении 3.42 четыре неизвестных: концентрация электронов ns, уровень Ферми EF и две энергетические подзоны E0 и E1. Устраним две неизвестных путем установления связи между энергетическими подзонами E0, E1 и концентрацией электронов ns. Потенциальная яма в InGaAs слое может быть аппроксимирована как треугольная яма с наклоном края зоны проводимости примерно равной электрическому полю. Вид энергетических подзон в треугольной яме, полученных из уравнения Шредингера:
 для n = 0, 1, 2, 3
| (3.43) |
Где E – электрическое поле в InGaAs. Электрическое поле на поверхности связано по теореме Гаусса с концентрацией электронов на единицу площади ns:
| (3.44) |
где 
- диэлектрическая постоянная материала InGaAs. Значения уровней энергетических подзон (E0 и E1) относительно электрического поля и концентрации электронов приведены в таблице 2. Заменяя этими отношениями, остаются лишь две переменные ns и EF. Блок-схема для вычисления точного значения EF через ns показана на рисунке:
Рис.13 Блок-схема, иллюстрирующая алгоритм вычисления уровня Ферми (EF) от концентрации электронов (ns).
Значения коэффициентов K1, K2 и K3, полученных после аппроксимации точного изменения EF через ns с помощи модели, предложенной DasGupta, перечислены в таблице 3.
Таблица 2. Уровни энергетических подзон E0 и E1 относительно электрического поля и концентрации электронов в канале.
| InxGa1-xAs | Уровни энергии (поле в эВ) | Уровни энергии (концентрация в см2) | ||
| E0(эВ) | E1(эВ) | E0(эВ) | E1(эВ) | |
| X = 0,25 | 2,0876*10-6E2/3 | 3,6726*10-6E2/3 | 1,1869*10-9 ns2/3 | 2,0885*10-9ns2/3 |
| X = 0,2 | 2,0606*10-6E2/3 | 3,6251*10-6E2/3 | 1,1772*10-9ns2/3 | 2,0710*10-9ns2/3 |
| X = 0,15 | 2,0348*10-6E2/3 | 3,5797*10-6E2/3 | 1,1677*10-9ns2/3 | 2,0543*10-9ns2/3 |
Таблица 3. Значения соответствующих констант (K1, K2, K3), используемых в полиноме, чтобы аппроксимировать точное значение EF через ns для долей молей x=0.15, 0.2, 0.25.
| InxGa1-xAs | K1(В) | K2(Всм) | K3(Всм2) |
| X = 0.25 | -0.1426048438 | 3.6115160965*10-7 | -4.59853302447*10-14 |
| X = 0.2 | -0.1436443456 | 3.60826394*10-7 | -4.771061735*10-14 |
| X = 0.15 | -0.1446398200 | 3.60453353*10-7 | -4.9299100283*10-14 |
На рисунке 14 показаны точная зависимость EF (ns) и аппроксимальная кривая, предложенная моделью DasGupta и др. для AlGaAs/InGaAs/GaAs системы. Из графика видно, что нелинейная модель, предложенная DasGupta, является вполне подходящей для аналитической модели pHEMTs AlGaAs/InGaAs/GaAs.
Рис. 14 Точная зависимость EF (ns) и аппроксимальная кривая, предложенная моделью DasGupta и др. для AlGaAs/InGaAs/GaAs системы.
Глава 4. Разработка флеш-анимации, иллюстрирующих физические процессы в HEMT транзисторах
Программные средства для флеш-анимации
В задачи работы также вошло создание flash – анимации, иллюстрирующей изменение концентрации 2D носителей в потенциальной яме при приложении напряжения и демонстрация ВАХ.
Для создания flash – анимации, иллюстрирующих принцип действия транзистора, иллюстрирующий его зонную диаграмму и структуру (изменение концентрации носителей в потенциальной яме при приложении напряжения и вывод их ВАХ), я воспользовалась программой Flash MX 2004 компании Macromedia. Данная программа позволяет создавать графические изображения, редактировать объекты, работать с текстом, слоями и анимацией; также использовать символы, создавать и применять кнопки, использовать интерактивные элементы, публиковать фильмы Flash и добавлять в них звуки. При изучении Flash MX можно познакомится также с элементами языка сценариев ActionScript. Анимация позволяет сделать исследуемое явление наглядным, а значит более доступным для понимания.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 197.
