Ход работы. 1. Изучение односторонней проводимости p - n -перехода

1. Изучение односторонней проводимости p - n -перехода. Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода.

При прямом включении диода плотность тока, протекающего через p - n -переход, определяется выражением

(2.1)

где a - постоянная, слабо зависящая от температуры и определяемая типом полупроводника, e - модуль заряда электрона.

(2.2)

При eU >> kT экспонента exp(- eU/kT) ® 0 и

(2.3)

где js = a exp(- Eg/kT) называется обратным током насыщения.

В большинстве случаев обратный ток насыщения достигается уже при подаче обратного напряжения U < 1 В.

Зависимость плотности тока через p - n -переход от приложенного внешнего напряжения, называемая вольтамперной характеристикой, изображена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Вольтамперная характеристика p-n - перехода

Для изучения вольтамперной характеристики диода переключатель П необходимо поставить в положение I и снять зависимость силы прямого тока J от приложенного напряжения U (шаг изменения напряжения выбрать (0.1 - 0.2) В). Затем П ставится в положение II (обратный ток) и проводятся аналогичные измерения.

Результаты оформляются в виде таблицы (см. табл. 2.1), после чего строится график зависимости тока J от напряжения U для прямого и обратного включения диода. Обе кривые изображаются на одном графике.

Таблица 2.1

2. Изучение температурной зависимости обратного тока насыщения js и прямого тока и определение ширины запрещенной зоны германия.

Анализ выражения (2.102) показывает, что величина js сильно зависит от температуры. Логарифмируя это соотношение, получим формулу

(2.4)

описывающую линейную зависимость ln j_S от 1/ T (рис. 2.6). Угол наклона этой зависимости позволяет оценить ширину запрещенной зоны Eg по формуле

(2.5)

Рис. 2.6. Зависимость логарифма обратного тока от обратной температуры

Исследуемый диод помещен в термостат, который позволяет изменять температуру от 20⁰до 80⁰_С.

Для изучения температурной зависимости обратного тока насыщения устанавливают на диоде напряжение 1.0 В (обратное напряжение). Затем включают нагреватель и производят измерения величины обратного тока насыщения с интервалом 2-3⁰С. до температуры (70-75)⁰С.

После выключения нагревателя поставить переключатель П в положение 1 (прямое включение) и установить на диоде напряжение 1.0 В. Произвести измерения величины прямого тока при остывании с интервалом 2-3⁰С.

Результаты измерений заносятся в табл. 2.2