Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень
A mathematical model of the electron-hole plasma stationary distribution in the active region (i-region) of p-i-n-diodes in the diffusion-drift approximation is proposed. The model is represented in the form of a nonlinear singularly perturbed boundary value problem for the system of equations of th...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University
2021
|
| Онлайн доступ: | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/251064 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
Репозиторії
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences| id |
mcmtechkpnueduua-article-251064 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
mcmtechkpnueduua-article-2510642022-01-12T09:38:24Z Simulation of the Charge Carriers Distribution in the Active Region of the P-I-N-Diodes by the Perturbation Theory Methods Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень Бомба, Андрій Мороз, Ігор A mathematical model of the electron-hole plasma stationary distribution in the active region (i-region) of p-i-n-diodes in the diffusion-drift approximation is proposed. The model is represented in the form of a nonlinear singularly perturbed boundary value problem for the system of equations of the electron-hole currents continuity, the Poisson equation and the corresponding boundary conditions. The decomposition of the nonlinear boundary value problem of modeling the stationary distribution of charge carriers in the plasma of p-i-n-diodes is carried out on the basis of the solutions asymptotic representation. The model problem is reduced to a sequence of the linear boundary value problems with a characteristic separation of the main (regular) components of the asymptotics and a boundary corrections. It was found that the formulation of the problem for finding the zero term of the asymptotics regular part coincides with the classical formulation of the p-i-n-diodes characteristics modeling problem, which is carried out in the approximation of the ambipolar diffusion (approximation of a self-consistent electrostatic field). The proposed mathematical model and the method of its linearization make it possible to determing the main components in the diffusion-drift process and to study their role. For example, it becomes possible to study (including by analytical methods) the behavior of plasma in the p-i-, n-i-contacts zones. The results of the study are aimed at developing methods for designing p-i-n-diode structures, used, in particular, as active elements of the signals switches of a microwave data transmission systems and the corresponding protective devices. Запропоновано математичну модель стаціонарного розподілу електронно-діркової плазми в активній області (i-області) p-i-n-діодів у дифузійно-дрейфовому наближенні. Модель подається у вигляді нелінійної сингулярно збуреної крайової задачі для системи рівнянь неперервності електронно-діркових струмів і Пуассона з відповідними граничними умовами. Проведено декомпозицію нелінійної крайової задачі моделювання стаціонарного розподілу носіїв заряду в плазмі p-i-n-діодів на основі асимптотичного представлення розв’язків. Модельна задача приведена до послідовності лінійних крайових задач із характерним виділенням основних (регулярних) складових асимптотик і примежових поправок. Встановлено, що постановка задачі для знаходження нульового члена регулярної частини асимптотик співпадає із класичною постановкою задачі моделювання характеристик p-i-n-діодів, яка здійснюється в наближенні амбіполярної дифузіїї (наближення самоузгодженого поля плазми). Запропонована математична модель і метод її лінеаризації дозволяють виділити у дифузійно-дрейфовому процесі головні складові і дослідити їх роль. Наприклад, з’являється можливість вивчення (у тому числі аналітичними методами) поведінки плазми в зонах p-i-, n-i-контактів. Результати дослідження спрямовані на розвиток методів проектування p-i-n-діодних структур, які використовуються, зокрема, в якості активних елементів комутаторів сигналів надвисокочастотних систем передачі інформації і відповідних захисних пристроях. Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University 2021-10-23 Article Article application/pdf http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/251064 10.32626/2308-5916.2021-22.20-30 Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences; 2021: Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences. Issue 22; 20-30 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки ; 2021: Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки. Випуск 22; 20-30 2308-5916 10.32626/2308-5916.2021-22 en http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/251064/248537 |
| institution |
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Бомба, Андрій Мороз, Ігор |
| spellingShingle |
Бомба, Андрій Мороз, Ігор Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| author_facet |
Бомба, Андрій Мороз, Ігор |
| author_sort |
Бомба, Андрій |
| title |
Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| title_short |
Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| title_full |
Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| title_fullStr |
Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| title_full_unstemmed |
Моделювання розподілу носіїв заряду в активній області P-I-N-діодів методами теорії збурень |
| title_sort |
моделювання розподілу носіїв заряду в активній області p-i-n-діодів методами теорії збурень |
| title_alt |
Simulation of the Charge Carriers Distribution in the Active Region of the P-I-N-Diodes by the Perturbation Theory Methods |
| description |
A mathematical model of the electron-hole plasma stationary distribution in the active region (i-region) of p-i-n-diodes in the diffusion-drift approximation is proposed. The model is represented in the form of a nonlinear singularly perturbed boundary value problem for the system of equations of the electron-hole currents continuity, the Poisson equation and the corresponding boundary conditions. The decomposition of the nonlinear boundary value problem of modeling the stationary distribution of charge carriers in the plasma of p-i-n-diodes is carried out on the basis of the solutions asymptotic representation. The model problem is reduced to a sequence of the linear boundary value problems with a characteristic separation of the main (regular) components of the asymptotics and a boundary corrections. It was found that the formulation of the problem for finding the zero term of the asymptotics regular part coincides with the classical formulation of the p-i-n-diodes characteristics modeling problem, which is carried out in the approximation of the ambipolar diffusion (approximation of a self-consistent electrostatic field). The proposed mathematical model and the method of its linearization make it possible to determing the main components in the diffusion-drift process and to study their role. For example, it becomes possible to study (including by analytical methods) the behavior of plasma in the p-i-, n-i-contacts zones. The results of the study are aimed at developing methods for designing p-i-n-diode structures, used, in particular, as active elements of the signals switches of a microwave data transmission systems and the corresponding protective devices. |
| publisher |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/251064 |
| work_keys_str_mv |
AT bombaandríj simulationofthechargecarriersdistributionintheactiveregionofthepindiodesbytheperturbationtheorymethods AT morozígor simulationofthechargecarriersdistributionintheactiveregionofthepindiodesbytheperturbationtheorymethods AT bombaandríj modelûvannârozpodílunosíívzarâduvaktivníjoblastípindíodívmetodamiteoríízburenʹ AT morozígor modelûvannârozpodílunosíívzarâduvaktivníjoblastípindíodívmetodamiteoríízburenʹ |
| first_indexed |
2024-04-08T14:59:17Z |
| last_indexed |
2024-04-08T14:59:17Z |
| _version_ |
1795779049936650240 |