Лабораторная работа №2. Исследование полупроводниковых диодов

Цель работы: изучение наиболее характерных свойств электронно-дырочного перехода, определяющих характеристики выпрямительного диода и стабилитрона

Оборудование: лабораторный стенд, соединительные провода.

2.1 Теоретическое введение

Электронно-дырочный переход(р-n - переход) - это контакт двух проводников с различным типом проводимости. Изготовляется он обычно из одного кристалла полупроводника, в котором формируются области с повышенной концентрацией акцепторной примеси (р - область) и донорной (n - область). В зависимости от технологии изготовления существуют различные переходы, примером могут бытьрезкий илиплавный переходы. В резком переходе область изменения концентрации примеси значительно меньше толщины области пространственного заряда, который образуется за счет диффузии электронов и дырок, а в плавном переходе - обратная ситуация.

Если переход находится в равновесии (внешнее поле равно 0), то его состояние определяется двумя конкурирующими процессами:

1) диффузия основных носителей - дырок из р - области в n - область и диффузия электронов в обратном направлении;

2) дрейфом не основных носителей под действием электрического поля перехода.

В условиях равновесия полный ток через переход (дрейфовый плюс диффузионный) носителей каждого знака равен нулю.

Полупроводниковый кристалл, в котором сформирован электронно-дырочный переход и который заключен в корпус с двумя электрическими выводами, представляет собой p-n переход.

Если приложить к переходу разность потенциалов U, то полный ток через переход будет определяться по формуле (1.1):

, (1.1)

где I₀ – ток насыщения; [ А ]

q– заряд электрона; [ К ]

k – постоянная Больцмана; [ Дж/К ]

T – абсолютная температура;

U – приложенное к переходу внешнее напряжение, причем “+” (плюс) – соответствует прямому напряжению, “–” (минус) - соответствует обратному напряжению; [ В ].

2.2 Предварительная подготовка к работе

Выполнению данной работы должна предшествовать предварительная подготовка, состоящая в изучении теоретического материала. При изучении материала должны быть рассмотрены и кратко законспектированы следующие основные вопросы:

1) физические процессы, определяющие проводимость электронно-дырочного перехода;

2) типы пробоя электронно-дырочного перехода и его вольтамперная характеристика;

3) основные параметры, характеризующие выпрямительные диоды и стабилитроны.

Описание схемы измерения