Лабораторная работа p-n переход. Обработка результатов эксперимента
Скачать 95.65 Kb.
|
Цель работы: изучение законов протекания тока через p-n-переход; снятие вольтамперной характеристики германиевого и кремниевого диодов; определение высоты потенциального барьера и тока насыщения p-n-перехода; сравнение теоретических и экспериментальных результатов. Основные понятия Основным элементом полупроводниковых приборов является p-n-переход - тонкий слой на границе раздела двух полупроводников различного типа проводимости. Соединение происходит внутри единого кристалла, в разных областях которого создают распределение донорной (n-область) и акцепторной (p-область) примеси. В p-области основными носителями являются дырки, а в n-области - электроны. В отсутствие тока уровни Ферми в p- и n-областях совпадают, концентрации несоновных носителей на границах p-n-перехода имеют равновесные значения. Возникает диффузионный (основных носителей) и дрейфовый (несновыных носителей) ток. В состоянии равновесия диффузионный ток компенсируется дрейфовым током. Если к p-n-переходу приложено внешнее напряжение “-“ к n-области, “+” -к p-области, то происходит процесс перехода и рекомбинации электронов из n-области в p-область и наоборот. При напряжении U>0 края зон Ec и Ev в n-области поднимаются на величину eU относительно p-области, а при обратном включении края зон опускаются, возрастает величина потенциального барьера, так что основные носители не могут переходить через переход. 2. Статическая вольтамперная характеристика p-n-перехода формируется в результате реализации описанных выше процессов. Обработка результатов эксперимента Занесем результаты эксперимента в таблицу:
Построим вольтамперную характеристику германиевого диода: Определим ток насыщения is=3.62·10-6 A Вычислим дифференциальное сопротивление германиевого диода и ln(i/is+1):
4. Построим линеаризованную ВАХ для германиевого диода и зависимость дифференциального сопротивления от напряжения: U, В ln(i/is+1) tg = 23.98 (1/В) tg = 1.071 (1/В) Rg U, В Построим вольтамперную характеристику кремниевого диода: Определим ток насыщения is = 0.2·10-9 A Вычислим дифференциальное сопротивление кремниевого диода и ln(i/is+1):
7. Построим линеаризованную ВАХ для кремниевого диода и зависимость дифференциального сопротивления от напряжения: tg = 71.16 (1/В) tg = 15.646 (1/В) ln(i/is+1) U, В Rg U, В |