南京邮电大学软件设计实验报告31184.pdf
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1、 软件设计报告 (2014/2015 学年 第 二 学期)课程名称 软件设计 指导老师 赵江 实习时间 第十八周 学生姓名 学号 _学院_专业 软件设计 课程编号:B0465011C 适用专业:班级:一、所涉及的课程及知识点 涉及的课程:第 6 学期之前的专业基础课程。知识点:专业基础课程中所学的知识点。二、目的与任务 目的:通过软件设计,培养学生的实践能力和创新精神,加强学生对专业基础课程的理解和掌握,加强学生高级语言编程能力、应用软件以及仿真能力。任务:选择以下任一模块进行设计:Matlab 软件仿真、C 语言及应用。软件设计的内容 题目 1:如果给出两个矩阵136782078451220
2、124A,087654321B,执行下面的矩阵运算命令。(1)BA*5和IBA分别是多少(其中I 为单位矩阵)(2)BA*和BA*将分别给出什么结果,它们是否相同为什么 逻辑功能程序:function =EXP1()A=4,12,20;12,45,78;20,78,136;B=1,2,3;4,5,6;7,8,0;I=eye(3);disp(A+5*B=);disp(A+5*B);disp(A-B+I=)disp(A-B+I);disp(A.*B=);disp(A.*B)disp(A*B=);disp(A*B);End 实验过程与结果 打开matlab,在命令窗口“Command Window”
3、中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件,文件名为EXP1。返回主界面,在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP1(),按下回车,得到程序运行结果如下:EXP1()A+5*B=9 22 35 32 70 108 55 118 136 A-B+I=4 10 17 8 41 72 13 70 137 A.*B=4 24 60 48 225 468 140 624 0 A*B=192 228 84 738 873 306 1284 1518 528 实验结果分析(1)利用 MATLAB 提供的 disp 函数既可以输出表达式、数值,也可以输出字符
4、串,其调用方式为:disp(表达式或数值)、disp(待显示字符串);(2)在 MATLAB 的矩阵运算中,+、-运算符通用,表示矩阵相加、减;*与.*不同在于*表示矩阵乘法,而.*表示矩阵对应位置元素相乘,所以*要求两个矩阵的行、列数互为转置,而.*则要求两个矩阵行、列数要相同;(3)使用 eye 可以获得单位矩阵函数(矩阵对角线处元素为 1,其余元素为 0),矩阵的阶数由括号内的值决定,格式为 eye(n),n 为矩阵阶数。题目 2:请绘制出一个圆形,要求用函数实现。逻辑功能程序 function =EXP2(a,b,R)t=0:pi/150:2*pi;x=a+R*cos(t);y=b+R
5、*sin(t);hold on;plot(x,y);plot(a,b,+);axis(a-R,a+R,b-R,b+R);axis equal;title(圆:(x-a)2+(y-b)2=R2);legend(x-,num2str(a),)2+(y-,num2str(b),)2=,num2str(R),2);hold off;end 实验过程与结果 打开matlab,在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件,文件名为EXP2。返回主界面,在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP2(),按下回车,得到程
6、序运行结果如下:EXP2(15,25,40)-30-20-100102030405060-100102030405060 x圆:(x-a)2+(y-b)2=R2 (x-15)2+(y-25)2=402 实验结果分析(1)构建关于圆的参数方程,使用hold on的使用保证后绘的图不会覆盖先绘的图,在程序结束前使用hold off;(2)为了使圆的圆心位置和半径长度等参数可调,所以函数使用了带参量的输入方式;(3)绘图使用plot函数,带参数可以限制绘图范围,plot函数绘制圆心用符号+表示;(4)axis equal是坐标轴刻度等距,这样是图形显示的不失真;(5)lengend、num2str函
7、数添加图形注释,lengend添加注释的调用格式为lengend(字符串,num2str使数值转换成字符,num2str(数值或数值的表达式);题目 3:双极型晶体管基区少子浓度分布 试绘出缓变基区的杂质分布为:BBBWxNxN10;xWBBBeNxN0时,基区的少子浓度分布图,并能清楚解释各参量对少子浓度分布函数的影响。程序说明:当晶体管偏置在有源放大区时,VCkT/q,集电结边缘处电子密度为零,即 x=WB,nB(WB)=0。由此边界条件,得到缓变基区少子浓度分布函数:BWxBBnBnEBdxxNxNqDIxn)()(1)(假定:InE=;DnB=2cm2/s;WB=;q=。逻辑功能程序
8、function =Question3()syms x eta NB0 InE DnB WB q a;NB1x=NB0*(1-x/WB);NB2x=NB0*exp(-eta*x/WB);nBx=InE*int(NB2x,x,x,WB)/(NB2x*q*DnB);nB0=InE*WB/(q*DnB);y=nBx/nB0;nB0=subs(nB0,InE,DnB,WB,q,2,*10-19);y=subs(y,x,a*WB);y=subs(y,q,*10-19);for i=0:2:8 yx=limit(y,eta,i);ezplot(yx,0,1);text=,num2str(i);hold o
9、n;end hold off;grid on;title(不同内建电场下的基区少子浓度分布);text,nB0=InE*WB/(q*DnB)=,num2str(nB0*10-15),*108cm-2);xlabel(x/WB);ylabel(nBx*q*DnB/(InE*WB);axis(0,1,0,1);end 实验过程与结果 打开matlab,在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件,文件名为EXP1。返回主界面,在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP1(),按下回车,得到程序运行结果如下:Q
10、uestion3()00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91x/WB不同内建电场下的基区少子浓度分布=0=2=4=6=8nB0=InE*WB/(q*DnB)=1.5625*108cm-2nBx*q*DnB/(InE*WB)实验结果分析(1)当杂质浓度呈线性分布时,少子浓度分布呈线性变化。少子浓度随基区宽度的增大逐渐减小;(2)当杂质浓度呈指数分布时,少子浓度分布也呈指数变化。少子浓度随基区宽度的增大逐渐减小;(3)随着 eta 的增大,基区少子浓度逐渐减少,这是因为内建电场增大的原因,达到同样电流密度所需少子浓度梯度较
11、低;(4)符号变量及其表达式的使用需要提前定义,用syms 定义;(5)对符号或表达式的积分采用 int 函数,可以指定上下限,也可以只是不定积分。题目 4:确定 PN 结势垒区内电场分布和碰撞电离率随反偏电压的变化关系。(1)基本目标:突变结分析(2)标准目标:突变结线性缓变结分析 设计物理基础背景(1)突变结势垒区内电场分布分析 内建电势02logDAbiiN NVVn N 区耗尽区宽度 1202()sbinDN VVqxN P 区耗尽区宽度 1202()sbipAN VVqxN,其中,V为反偏电压,约化浓度 0DADAN NNNN 电场强度 E x在耗尽区中的变化关系如下式(1-4)、(
12、1-5)所示:()()nDsqE xxx N (0nxx)()()pAsqE xxx N (0pxx)且 E x在0 x 处达到最大值 12max02()bisqEN VV (2)线性缓变结电场分布分析 内建电势 213012log2sbibiiVaVVnaq 其中,杂质浓度梯度a为常数,不妨取1910a 耗尽区宽度 131212snpbixxVVaq 电场强度 E x在0 x 处达到最大值 2max8npsaqExx 电场强度 E x在耗尽区的变化关系为 2max1pxEEx (3)碰撞电离率随反偏电压的变化关系 碰撞电离率 expmiBAE 碰撞电离率表达式中的常数值 材 料 电 子 空
13、穴 m 1()A cm(/)B V cm 1()A cm(/)B V cm 硅 57.03 10 61.23 10 61.58 10 62.03 10 1 代入上式(1-11),得:电子碰撞电离率 651.23 107.03 10 expinE 空穴碰撞电离率 662.03 101.58 10 expipE 附:191.60219 10qC 1408.854 10/F cm,011.9s 1031.5 10/incm 00.026kTVqV 逻辑功能程序 function =Question4(ND,NA)syms V x;V0=;ni=*1010;epsilon0=*10-14;q=*10-
14、19;a=1019;An=*105;Bn=*106;Ap=*106;Bp=*106;m=1;epsilons=*epsilon0;N0=NA*ND/(NA+ND);Vbi=V0*log(ND*NA/ni2);%常量 xn=sqrt(2*epsilons*N0*(Vbi+V)/q)/ND;xp=sqrt(2*epsilons*N0*(Vbi+V)/q)/NA;Exn=q*(xn+x)*ND/epsilons;Exp=q*(xp-x)*NA/epsilons;Emax=subs(Exn,x,0);%Vbih=V0*log(a/(2*ni)*(12*epsilons*Vbi/(a*q)(1/3)2)
15、;xp_h=(1/2)*(12*epsilons*(Vbi+V)/(a*q)(1/3);xn_h=xp_h;Emax_h=(a*q/(8*epsilons)*(xn_h+xp_h)2;E_h=Emax_h*(1-(x/xp_h)2);alphai_nn=An*exp(-(Bn/Exn)m);alphai_pn=An*exp(-(Bn/Exp)m);alphai_np=Ap*exp(-(Bp/Exn)m);alphai_pp=Ap*exp(-(Bp/Exp)m);alphai_nmax=subs(alphai_nn,x,0);alphai_pmax=subs(alphai_pp,x,0);alp
16、hai_nh=An*exp(-(Bn/E_h)m);alphai_ph=Ap*exp(-(Bp/E_h)m);alphai_nhmax=subs(alphai_nh,x,0);alphai_phmax=subs(alphai_ph,x,0);%作图%for i=0:2:8 figure(1);subplot(2,1,1);%突变结 ezplot(subs(Exn,V,i),-subs(xn,V,i),0);hold on;ezplot(subs(Exp,V,i),0,subs(xp,V,i);axis(-subs(xn,V,i),subs(xp,V,i),0,subs(Emax,V,i);yl
17、abel(|E|);text(subs(xp/2,V,i),subs(Exp,x,V,subs(xp/2,V,i),i),V=,num2str(i),v);grid on;title(突变结电场分布);subplot(2,1,2);%缓变结 ezplot(subs(E_h,V,i),-subs(xn_h,V,i),subs(xp_h,V,i);hold on;axis(-subs(xn_h,V,i),subs(xp_h,V,i),0,subs(Emax_h,V,i);ylabel(|E|);text(subs(xp_h/2,V,i),subs(E_h,x,V,subs(xp_h/2,V,i),
18、i),V=,num2str(i),v);grid on;title(线性缓变结电场分布);figure(2);subplot(2,2,1);%突变结电子碰撞电离率 ezplot(sqrt(subs(alphai_nn,V,i),-subs(xn,V,i),0);hold on;ezplot(sqrt(subs(alphai_pn,V,i),0,subs(xp,V,i);axis(-subs(xn,V,i),subs(xp,V,i),0,sqrt(subs(alphai_nmax,V,i);ylabel((i)(1/2);text(0,subs(sqrt(alphai_pn),x,V,0,i),
19、V=,num2str(i),v);grid on;title(突变结电子碰撞电离率分布);subplot(2,2,2);%突变结空穴碰撞电离率 ezplot(sqrt(subs(alphai_np,V,i),-subs(xn,V,i),0);hold on;ezplot(sqrt(subs(alphai_pp,V,i),0,subs(xp,V,i);axis(-subs(xn,V,i),subs(xp,V,i),0,sqrt(subs(alphai_pmax,V,i);ylabel((i)(1/2);text(0,subs(sqrt(alphai_pp),x,V,0,i),V=,num2str
20、(i),v);grid on;title(突变结空穴碰撞电离率分布);subplot(2,2,3);%缓变结电子碰撞电离率 ezplot(log10(subs(alphai_nh,V,i),-subs(xn_h,V,i),subs(xp_h,V,i);hold on;ylabel(log10(i);text(0,subs(log10(alphai_nh),x,V,0,i),V=,num2str(i),v);grid on;title(线性缓变结电子碰撞电离率分布);subplot(2,2,4);%缓变结空穴碰撞电离率 ezplot(log10(subs(alphai_ph,V,i),-subs
21、(xn_h,V,i),subs(xp_h,V,i);hold on;ylabel(log10(i);text(0,subs(log10(alphai_ph),x,V,0,i),V=,num2str(i),v);grid on;title(线性缓变结空穴碰撞电离率分布);end end 实验过程与结果 运行matlab,在菜单栏中点击“File”,选择“NewFunction M-File”,命名为Question4,键入整个函数,在主界面的“Command Window”中输入函数Question4(ND,NA),其中ND是施主杂质浓度,NA是受主杂质浓度,按回车会显示结果,具体显示如下:Qu
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