9_1_Методические_указания_по_выполнению_лабораторных_работ. Методические указания по выполнению лабораторных работ дисциплины Физические основы электроники
 Скачать 0.49 Mb.
|
|
Методические указания по выполнению лабораторных работ дисциплины «Физические основы электроники» Лабораторный практикум является неотъемлемым элементом изучения курса, так как работа в лаборатории учит студентов самостоятельно воспроизводить и анализировать физические явления, закрепляет теоретические знания, позволяет студентам получить навыки экспериментальной работы. При выполнении лабораторных работ в лаборатории следует относиться к поставленной задаче как к научному исследованию. В этом случае студент может выработать необходимые исследователю навыки: понимание роли моделирования, умение абстрагироваться от второстепенных деталей, умение делать качественные оценки, делать выводы и представлять полученные результаты. Семестр 3. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Лабораторная работа №1 Исследование характеристических параметров полупроводников Цель работы : экспериментальное определение ширины запрещенной зоны (Eg) и энергии активации носителей заряда (ΔE) примесного полупроводника на основании измерений температурной зависимости электропроводности. Методические указания к выполнению работы: 1. Установить последовательно температуру образцов начиная с комнатной до 330К, замеряя сопротивление полупроводника через каждые 5К. Проделать измерения три раза при тех же t. Результаты усреднить и занести в таблицу. 2.Полученные результаты пересчитать для получения зависимости lnϬ= ϯ(1/T). 3) Построить график температурной зависимости электропроводности и определить Eg и ΔE. 4) По данным, определенным в задании, построить зонную диаграмму полупроводника. 5) По рис. 2.9 для двух образцов рассчитать ширину запрещенной зоны. 6) Оценить погрешности полученных результатов. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Объяснить механизм электропроводности полупроводников на основе зонной теории твердого тела. 2. Нарисовать и объяснить энергетические диаграммы атома и твердого тела. 3. Объяснить график зависимости электропроводности собственного и примесного полупроводника от температуры. 4. Как различаются примеси по влиянию на свойства полупроводника? 5. Почему в работе используется зондовый метод измерения? Какие еще методы Вам знакомы? Отчет должен содержать: Экспериментальные данные. Графики. Расчет энергии активации носителей заряда. Выводы. Литература: [1]-C.75-94; [2]-C.12-23. Методическая литература: [8]-C.39-50. Лабораторная работа №2 Концентрация и подвижность носителей в полупроводниках Цель работы: определение концентрации носителей заряда на основе измерения ЭДС Холла, исследование зависимости ЭДС Холла от напряженности магнитного поля и определение холловской подвижности. Методические указания к выполнению работы: 1. Ознакомиться с лабораторной установкой. При этом для питания образца должна быть использована секция, дающая ток до 20 мА, а для питания электромагнита – секция, дающая ток до 200 мА. 2. Установить ток через образец, равный 10 мА. 3. Установить ток через соленоид 100 мА. Измерить ЭДС Холла. Результат записать в таблицу. 4. Измерить ЭДС Холла для различных направлений токов через соленоид и образец. Полученные данные записать в табл. 1. Найти среднее полученных четырех значений ЭДС Холла и вычислить постоянную Холла по формуле (2.25), полагая, что d=1 мм, Uн ср.=Uy. Таблица 1–Величина ЭДС Холла
Вычислить концентрацию основных носителей по формуле (2.26). Оценить различные величины ЭДС Холла при разных направлениях тока через образец магнитного поля. Объяснить возможные причины этого явления. Рассчитать холловскую подвижность носителей заряда. Определить тип носителей заряда в эксперименте. Отчет должен содержать: Экспериментальные данные. Графики. Расчет концентрации и подвижности носителей заряда. Выводы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие опыты, кроме эффекта Холла, подтверждают существова-ние двух типов носителей зарядов в полупроводниках? 2. От каких факторов зависит величина холловской постоянной? 3.Поясните зависимость коэффициента Холла и электропроводности от напряженности магнитного поля. 4. Как зависит подвижность носителей заряда от средней длины пробега? 5. Какими физическими процессами определяется величина подвижности носителей заряда в полупроводниках? 6. Укажите области практического использования эффекта Холла. 7. Каковы критерии "слабых" и "сильных" полей? Литература: [1]-C.92-112, [2]-C.-407-412. Методическая литература: [8]-С.51-59. Лабораторная работа №3 Изучение электрофизических процессов в p-n – переходе Цель работы: Изучить вольт-амперные характеристики выпрямительного и туннельного диодов, рассмотреть процессы, определяющие особенности ВАХ. Выяснить характер влияния температуры на эти процессы. Методические указания к выполнению работы: 1. Ознакомиться с расположением органов управления и измерительных приборов на передней панели лабораторной установки. 2. Снять вольт-амперные характеристики выпрямительного и туннельного диодов при комнатной температуре. 3. Записать показания в табл.1 и табл.2. Таблица 1. Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода
4. По данным табл.1 построить график и вычислить коэффициент выпрямления K по формуле (2.94). Таблица 2. Вольт-амперная характеристика туннельного диода
5. По данным табл. 2 построить график и определить отношение β1. Включить нагреватель и, выждав, когда установится постоянная температура (330-340К ), снять вольт-амперную характеристику обычного диода. Результат записать в табл. 3. Таблица 3. Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода
7. По данным табл. 3 построить график на тех же осях, что и график по данным табл. 1, и определить коэффициент выпрямления К2. 8.Снять вольт-амперную характеристику туннельного диода при той же температуре и результаты записать в табл. 4, аналогичную табл.2. Таблица 4
9. По данным табл.4 построить график на тех же осях, что и график по данным табл.2, и определить  .10. Сравнить между собой коэффициенты выпрямления K1 и K2 и отношения токов β1 и β2 . Сделать выводы по полученным результатам. 11. Проанализировать погрешности измерений и показать их на графиках ВАХ. |
n =4