Типовой расчёт, часть 2 (Типовик_пункт_1)

Посмотреть архив целиком

8



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.



  1. Приведем исходную зависимость к виду ln(I) = f(U^0.5).



U=E*d


Для U=0,01 В.


Для U=10 В.



Для .

Ln(I) = -31,478 А.


Для

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



  1. 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):









  1. 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.


Случайные файлы

Файл
18306.rtf
diplom.doc
71382-1.rtf
5455.rtf
100434.rtf