Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Лабораторная работа 3.
|
|
Моделирование переноса электронов в полупроводниковом образце под действием электрического и магнитного полей
Цель работы: Рассчитать траекторию движения электронов в полупроводниковом образце под действием электрического и магнитного полей.
Теоретическая часть:
На рис. 3.1 представлено схематическое изображение исследуемого полупроводникового образца. Вдоль одного из направлений в нем (например, вдоль оси Z) направлен вектор магнитной индукции В. Вдоль двух других направлений (Х и Y) имеются проекции напряженности электрического поля Ex и Ey. Поле направлено, как указывают проекции, в отрицательном направлении.
 | |||
 | |||
Рис. 3.1. Конструкция моделируемого прибора и область моделирования
Будем рассматривать образец в виде неограниченного по координатам кремниевого образца. Под действием электрического и магнитного полей электрон начинает движение, стартуя от координаты x =0 и y =0. Движется он под действием силы Лоренца, которая представляет собой равнодействующую электрической и магнитной сил. Данная сила Лоренца ускоряет движение электрона вдоль двух направлений – X и Y. Проекция вдоль оси X имеет величину 
, а проекция вдоль оси Y – 
. В соответствии со вторым законом Ньютона мы получаем для обоих направлений систему из двух дифференциальных уравнений
Решение этой системы имеет вид
, 
(1)
Практическая часть:
1. Используя решения (1), рассчитайте траекторию движения электрона. Постоянные значения проекций Ex, Ey и В взять из таблицы в соответствии со своим вариантом
| Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Вариант 4 | Вариант 5 | Вариант 6 | Вариант 7 | Вариант 8 | |
| Ex, В/м | 104 и 105 | 103 и 104 | 105 и 106 | 104 и 106 | 103 и 105 | 104 и 105 | 103 и 105 | 104 и 106 |
| Ey, В/м | 104 | 104 | 104 | 104 | 105 | 105 | 105 | 105 |
| В, Т | 0, 1 и 0, 01 | 0, 1 и 0, 02 | 0, 2 и 0, 02 | 0, 1 и 0, 05 | 0, 1 и 0, 01 | 0, 3 и 0, 03 | 0, 1 и 0, 01 | 0, 1 и 0, 02 |
2. Время переноса выбрать из следующей таблицы в соответствии со своим вариантом
| Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Вариант 4 | Вариант 5 | Вариант 6 | Вариант 7 | Вариант 8 | |
| t, c | 0, 5 | 0, 2 | 0, 7 | 0, 5 | 0, 4 |
3. Для временных интервалов в t / 100 рассчитать значения смещения электрона вдоль обеих координат x и y.
4. Рассчитать и построить четыре траектории движения электрона в кремниевом образце для указанных значений Ex, Ey и В. Массу электрона взять равной 0, 45 m 0, где m 0=9, 11·10–31 кг.