Лабораторная работа 6. 9

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНОГО ПЕРЕХОДА

Цель работы. Ознакомиться с вольтамперными характеристиками полупроводникового диода, свойствами и параметрами электронно-дырочного перехода.

Приборы и оборудование. Источник питания, миллиамперметр, микроамперметр, вольтметр, полупроводниковый диод.

Теоретическая часть.

Во многих областях современной электроники большую роль играет контакт двух полупроводников с различными типами проводимости. На границе соприкосновения электронного и дырочного полупроводников возникает электронно–дырочный переход (p-n переход). Такой переход используется не только для выпрямления переменных токов, но также для генерирования и усиления высокочастотных токов (более подробно об этом явлении написано в начале данного методического пособия, в разделе p-n переход).

Экспериментальная установка

Рис.1

Установка для изучения свойств электронно-дырочного перехода (рис.1) представляет собой прибор с переключаемым положением прямого и обратного тока. В положении I измеряется прямой ток - зависимость милитока от напряжения. В положении II измеряется обратный ток – зависимость микротока от напряжения.

Измерения

1. Ознакомиться со схемой установки (см. рис.1). Клеммы для подключения миллиамперметра mА, микроамперматра μА, вольтметра V вынесены на панель.

2. Включить схему и снять прямую ветвь вольт-амперной характеристики: Iпр = f(Uпр). Для этого снять показания миллиамперметра (тумблер включен в сторону мА), изменяя напpяжение U от 0.3 до 0.75 В с шагом 0.05 В.

3. Для снятия обpатной ветви вольт-амперной характеристики изменить схему. Для этого пеpеключить тумблер в положение А и поменять поляpность питающего напpяжения. Снять обратную ветвь вольт-амперной характеристики в интервале от 0 до 0.75 В с шагом 0.05 В.

4. Построить графики полученых зависимостей Iпр = f(Uпр) и Iобр = f(Uобр)

5. Определить Rпр = Uпр/Iпр при величине напряжения, указанной преподавателем.

6. Определить Rобр = Uобр/Iобр при величине напряжения, указанной преподавателем.

7. Определить Квып = Iпр/Iобр для одинаковых значений напряжения.

Контpольные вопросы и задания

1. Как происходит образование зон?

2. Нарисовать зонные диаграммы для чистого и примесных полупроводников для а) Т=0 К и б) Т = Тс (Тс - температура собственной проводимости)

3. Объясните физические процессы, происходящие при образовании p-n перехода.

4. Нарисуйте энергетические зоны в области p-n перехода и объясните, в чем состоит действие внешнего электрического поля на p-n переход.

5. Что происходит при контакте полупроводников разного типа?

6. Что происходит при действии внешнего поля на переход?

7. Нарисуйте идеальные вольт-амперные характеристики p-n перехода.

8. От чего зависит ширина области объемного заряда?

9. Как меняется положение уровня Ферми в полупроводниках в зависимости от температуры?

Список рекомендуемой литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1989, Т. 2. 496 с.; Т. 3, 304 с.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высш. шк. 1989, 607 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк. 1985, 380 с.

4. Лабораторный практикум по физике: Учебное пособие для студентов ВТУЗов/ Алексеев Б.Ф., Барсуков К.А., Войцеховская И.А. и др.; Под ред. К.А. Барсукова и Ю.И. Уханова. М.: Высш. шк., 1988, 351с.