連関資料 :: 半導体

資料:15件

  • 半導体工学
  • 1.シリコンの真性フェルミ順位を-78℃、27℃、300℃について求めよ。また、禁制ギャップの中央にそれがあると仮定するのは妥当か。 の式に 、 、 を各温度[k]において代入する。 (ⅰ)T=195[k] (ⅱ)T=300[k] (ⅲ)T=573[k] まず、シリコンのエネルギーギャップは1.11[eV]程度である。これに比べて中央からの差異が数%程度であるので、ほぼ中央にある。よって、禁制ギャップの中央にあると仮定するのは妥当である。 2.1×106[1/cm3]のホウ素がドープされたシリコンのエネルギーバンド図を次の各温度について、それぞれ描きなさい。  ※バンドの上端、下端、真性フェルミ順位、実際のフェルミ順位を真性フェルミ順位を基準として描くこと。 (a)-78℃、(b)27℃、(c)300℃ 図1 キャリア密度の温度依存性 図1より、約100[k]から300[k]までは電子密度は温度が変わっても変化せず、ドープされたアクセプタ密度で決まる一定値(1×106[1/cm3])を保つ。そして、400[k]を超えると価電子帯から伝導体への電子励起が優勢となり始め、ついにはドナー密度
  • レポート 理工学 半導体 フェルミ トランジスタ 演習 解答
  • 550 販売中 2007/07/20
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  • 半導体レーザーの実験
  • ・概要 発光ダイオードと半導体レーザーでは発光する原理は同じではあるがさまざまな性質の違いがある。今回の実験は半導体の発光素子の特性、性質を調べる実験を行った。 電流電圧特性を調べると、どちらも順方向電圧を加えることによって、ある電圧値を越えると急激に電流を流し、微小な電流が流れ始める近辺の電圧値で発光が見られた。 次に半導体レーザーについて光を回折させる実験を行った。レーザーを回折格子に通すことで分散され、直進した光と分散された光の距離からレーザーの波長を算出することができ、これより半導体レーザーがGaP(Zn−O)またはAlGaAsで構成されているという予測が出来た。 次にレーザー光を二枚の偏光板によって偏光させ、どのような向きのときにどれだけ光が通っているかを、CdS素子を使って測定した。このとき二枚の偏光板を交差(垂直に交わらせ)たときにCdS素子の抵抗値が最大になった。 次にレンズを用いて、ダイオードと半導体レーザーをつかって焦点距離との関係を導く実験を行った。ダイオードの場合は光が広がっていくため、光源からレンズの距離を離していくことで焦点距離も変わっていったが、半導体レーザーの場合は距離が変わっても光は広がらないために焦点の距離も代わることはなかった。 今回の実験でこの二つの性質や特性について理解することが出来た。 ・実験目的 半導体の諸特性を測定・記録し、光の回折、偏光について理解する。 ・実験方法 ・半導体レーザー素子の発振 半導体レーザー素子の印可電圧を0〜3Vとしたときの電流電圧特性、印可電圧に対するCdS素子の抵抗について測定しグラフを作成する。 ・光の回折 レーザー素子の印可電圧を3Vのときの、レーザー光と回折格子の面が垂直になるような回折格子を入れて、回折格子から20cm、40cm程度離れたところに観測される光の形を正確に記録する。
  • レポート 理工学 電気 電子 実験
  • 550 販売中 2006/11/09
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  • 半導体微細化の危機
  • 半導体微細化の危機 半導体の微細化について、主に半導体微細化の限界について調査した。 [1]http://aawbite.com/ITEC205/1240_Moores.htm       「半導体の集積密度は 18 ~ 24 ヶ月で倍増する」  過去にも何度か技術的課題に突き当たりながらも、ムーアの 法則とよばれる半導体集積技術の経験則にほぼリニアに従いながら、半導体の微細化が現在まで進められてき ている。しかし、物理学者のスティーブンホーキンズ氏が指摘するように、ムーアの法則は光の速度と原子レベ ルの問題で壁に突き当たると考えられており、しかもそのムーアの壁が 10 数年後に迫っている。しかし、 LSI の 高性能化や低価格化の主役だった微細化技術が、ムーアの法則の壁の前に限界を迎えつつある。それは、次 にあげるようなものが原因となっており、大きくわと技術的なの経なものが原因となっている。 半導体の 問題 90nm 65nm に微細化しても低コスト化がかしい。 大 DRAM のがい 65 ~ 45nm キャパシタの化が難しい がなる 32 ~ 22nm ながたらない   ( のが学
  • 半導体 微細化 スケーリング 限界 ムーア則 ムーアの法則
  • 550 販売中 2008/09/16
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  • 半導体の電気的性質
  • 4 考察 4.1 抵抗率ρ  図3.1を見ると,素子電流 が増加するとef間の電圧 の大きさが増加している.各測定点は直線状に並んでおり,図のようなほぼ原点を通る回帰直線を引くことができた.このことから と は比例しているといえる.式(3.1)中の は,試料のef間の抵抗であり, はef方向に対して垂直に切った断面積である.そのため抵抗率 は,抵抗全体を単位体積当たりの抵抗の合成抵抗として考えたときの,単位体積当たりの抵抗に相当するものといえる.表3.1を見ると,抵抗率 は や に関わらずほぼ一定値を示しており,この考えと一致する. 4.2 ホール電圧Vzの変化  図3.2を見ると,ホール電圧 が素子電流 に比例していることが分かる.また,図3.3を見ると, が磁束密度 にも比例しており, は と に比例していることが分かる.この場合, が増加することはキャリアの速度が大きくなることを意味する. や が増加するとホール電圧 も増加するのは,キャリアに働くローレンツ力の大きさが大きくなるためだと考えられる. 4.3 ホール係数RH  表3.3を見ると,素子電流 や磁束密度 を変化させた場合,ホール係数 は多少の変化はあるものの−2600[ C ]前後の負の値をとっている.キャリアが電子の場合, は (4.1)  で与えられ,負の値をとる.一方,キャリアが正孔の場合, は (4.2)  で与えられ,正の値をとる.このことから,今回用いた試料であるゲルマニウムのキャリアは電子であり,ゲルマニウムはn型半導体であることが分かる. 4.4 移動度μの実験値と文献上の値の比較  今回の実験により得られたキャリア移動度 の実験値は2767[ ]であった.文献によると,温度300[K]におけるゲルマニウムの移動度 は3800[ ]とあり,実験値よりも1000[ ]近く大きい.この原因としては,温度の影響によるものが大きいと考えられる.
  • レポート 理工学 ホール係数 ホール電圧 キャリア密度
  • 550 販売中 2006/02/10
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  • 半導体ダイオードの静特性
  • 1.実験目的 PN接合からなる各種半導体ダイオードの静特性を測定し、それらの特性の特徴を理解しどのような用途に使われているか考える。 2.実験原理 PN接合で接合部のエネルギー障壁を越えるとP領域からN領域への正孔の注入、及びN領域からP領域への注入が可能になる。その結果、P領域からN領域に向かう方向に電流が流れる。P領域からN領域に注入された正孔はN領域の内部に進むにつれて減少する過剰な成功分布が形成され、N領域からP領域に注入された電子はP領域の内部に進むにつれて減少する過剰な電子分布が形成される。このとき、順方向電流は印加電圧が拡散電位を越えると急激に増加し、電流は電圧に依存せず負の一定値になる。この電流を逆方向飽和電流と言う。特別に設計されたPN接合では逆方向の電圧がある特定の値以上で、電流が急激に増加する。この現象を降伏現象と呼び、その発生機構のツェナー降伏は比較的低い逆バイアス電圧で発生知るのに対し、アバランシェ降伏は比較的高い電圧で発生する。ツェナー降伏を応用したツェナー・ダイオードは低電圧発生回路などに広く用いられている。PN接合に光を照射すると価電子帯の電子が伝誘帯に励起され、伝誘帯に自由電子が、価電子帯に自由正孔が対生成される。この電子正孔対がPN接合の遷移領域内に生成されると、この領域内に存在する電界によるドリフトで電子はN領域へ、正孔はP領域へ流れ込み、P領域がプラスにN領域がマイナスに帯電し、光起電力が発生し光照射によって光電流が生じる。発光ダイオードはPN結合の半導体でそのN型の部分にマイナス極、P型の部分にプラス極を繋ぐ。これは順方向にバイアスをかける事でN型の自由電子が空乏層へと移動する。またこれと同様にP型からは自由ホールが移動しこれらが結合する。この際に発光現象を伴う。また、半導体の材料とドーピング材料によって発光色が異なる。
  • レポート 理工学 電気 回路 電子 トランジス
  • 550 販売中 2005/11/10
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  • 半導体デバイスの基礎特性
  • 目的  半導体デバイスの基本であるpn接合を用いたダイオードに関して,電気的・光電的基礎特性を測定し,測定結果の解析から,半導体材料やpn接合の不純物濃度分布などに起因した特性の違いを把握し,半導体デバイスの動作原理の理解を深める. 理論 pn接合 順方向電流-電圧(I-V)特性  pn接合に順方向バイアス電圧Vを印加するとn側のバンドがeVだけ持ち上がり,n側の電子がp側へ,p側の正孔がn側へそれぞれ注入される.注入された少数キャリアは拡散し,拡散電流Idiffが流れる.同時に,空乏層内の格子欠陥,格子間または置換位置不純物原子などの再結合中心を介して生成・再結合電流Igrが流れる.したがって,理想的な場合,pn接合を流れる順方向電流Iは, (1) (2) (3) となる.ただし,Is:飽和電流,e:素電荷,V:バイアス電圧,kB:ボルツマン定数,     T:絶対温度,W:空乏層幅,ni:真性キャリア濃度,τ:空乏層でのキャリア寿命である.印加バイアス電圧Vが,kBT/e(室温:約25meV)の数倍以上の領域では,順方向電流Iは,一般的に (4) と,表すことができる.ここで,n値
  • ダイオード 半導体 レポート 実験
  • 550 販売中 2009/05/21
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  • パワー半導体デバイスの電圧・電流特性
  • ■ダイオード p n 2 タイプのスイッチ、すなわち主電極間に加わる電圧の極性のみによってその導通、非導通が決まるデバイ スである。パワーエレクトロニクスで使用されるダイオードは、電力用という以外は基本的には電子回路で使用するものと同じである。しかし、そのほとんどは整流を目的として用いられるもので、正しくは整流ダイオードと呼ぶべきものであるが、単にダイオードと呼ぶことが多い。以下の図1 にダイオードの図記号を示す。 ダイオードはp 側に正、n 側に負の電圧(順方向電圧)を加えると、ダイオードはオン状態となり電流が流れる。順方向の電流は、印可電圧に対して急激に増加する。逆にn 側に正、p 側に負の電圧(逆方向電圧)を加えると、ごく小さい漏れ電流しか流れない。 しかし、さらに逆方向電圧を高くしていくと、ある電圧から急激に大きな電流が流れる。この電圧を逆降伏電圧と呼ぶ。この電圧より少し低い値に定められる定格電圧以 下で使う必要がある。以下の図2 にダイオードの電圧電流特性を示す。 図2:ダイオードの電圧電流特性 ■サイリスタ サイリスタは、pn 接合を3 つ以上持つデバイスの総称である。代表的なものは、pnpn4層構造で3 端子を持つデバイスで、その記号を図3 に示す。サイリスタはオン機能可制御タイプのスイッチ、すなわち、オフ状態からオン状態への移行(ターンオン)は制御できるが、オン状態からオフ状態への移行(ターンオフ)は主回路状態によって支配されるデバイスである。基本的な電圧電流特性は図4 に示すように、アノード・カソード間に順方向の電圧を加えてもゲートの電流を流さなければ阻止状態である。逆方向はダイオードと同じ特性である。ゲート電流を与えない状態で、順方向に加える電圧を増加していき、電圧が限界を超えるとデバイスはターンオンする。これをブレークオーバという。ゲート電流を増していくに従って、オフからオンに移る電圧が低下していく。 図4:サイリスタの電圧電流特性
  • レポート 理工学 ダイオード MOSFET サイリスタ IGBT
  • 550 販売中 2005/10/31
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