Главная страница
Навигация по странице:

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА

    		•

    Отчет по лабораторной работе 3 по дисциплине "Наноэлектроника"


    Скачать 69.91 Kb.
    НазваниеОтчет по лабораторной работе 3 по дисциплине "Наноэлектроника"
    Дата02.04.2019
    Размер69.91 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаLaba_1_Nanka.docx
    ТипОтчет
    #72385

    Министерство образования и науки Российской Федерации
    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

    высшего образования
    ТОМСКИЙ государственный УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

    УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)


    Кафедра электронных приборов (ЭП)

    ИССЛЕДОВАНИЕ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА
    Отчет по лабораторной работе № 3

    по дисциплине: "Наноэлектроника"

    Выполнили:

    студенты гр. 355:

    _______Гнездилов Н.Д.

    _______Артамонов И.Д.

    ______Кравцов Р.Г.
    «____» _________2018 г.
    Проверил:

    доцент, к.т.н.

    ______Сахаров Ю.В.
    «____» _________2018 г.

    Томск 2018

    Цель работы: 1) Изучение туннельного эффекта;

    2) Исследование вольтамперной характеристики диода.

    1 Схема установки для снятия вольтамперной характеристики туннельного диода приведена на рисунке 1.1



    Рисунок 1.1 - Схема установки для снятия вольтамперной характеристики туннельного

    Здесь туннельный диод подключен в прямом направлении к ИПТ с низким внутренним сопротивлением. Ток диода контролируется цифровым вольтметром (V1), включенным в выходную цепь источника питания, а напряжение на диоде измеряется цифровым вольтметром (V2), включенным параллельно диоду.

    2 Вольтамперная характеристика туннельного диода при включении в прямом направлении приведена в таблице 2.1
    Таблица 2.1

    №
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16

    U, мВ
    0
    5,1
    11,3
    16,8
    25,1
    29,5
    35,5
    43,4
    44,4
    50,2
    62,4
    68,5
    73,8
    80,4
    88
    88,7

    I, мА
    0
    0,43
    0,85
    1,27
    1,9
    2,2
    2,6
    3,2
    3,3
    3,66
    4,47
    4,87
    5,22
    5,61
    6,06
    6,11



    Продолжение таблицы 2.1

    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30

    100,8
    112,1
    113
    125
    135,7
    143,7
    151
    158
    170,5
    178
    184,9
    195
    203,1
    230,5

    6,41
    7,3
    7,34
    7,65
    8,43
    8,75
    9,03
    9,26
    9,64
    9,83
    9,98
    10,17
    10,24
    7,75




    31
    32
    33
    34
    35
    36
    37
    38
    39
    40
    41
    42
    43
    44

    298,8
    351,7
    406
    454
    507
    590
    633
    685
    736
    781
    831
    879
    925
    971

    5,41
    5,64
    5,3
    5,22
    5,27
    0,6
    0,65
    0,8
    1,04
    1,37
    1,83
    2,43
    3,1
    3,92


    3 График зависимости тока от напряжения для туннельного диода приведен на рисунке 3.1
    Рисунок 3.1 - График зависимости тока от

    напряжения для туннельного диода
    Из графика зависимости определим:

    ;

    ;

    ;

    4 По полученным данным оценим положение уровня Ферми относительно зоны проводимости по формуле:



    5 По полученным данным оценим положение максимума функции распределения электронов (дырок) относительно уровня Ферми по формуле:



    6 Определим положение максимума функции распределения электронов (дырок) относительно уровня Ферми по расчетной формуле:



    7 Определим концентрацию носителей заряда в вырожденном полупроводнике по формуле:




    8 Оценим вероятность D туннельного перехода электронов через p-n переход туннельного диода, считая форму барьера :

    а) Треугольной;

    б) Прямоугольной.

    Ширина запрещенной зоны германия при комнатной температуре Eg=0.67 эВ.

    Ширина p-n перехода туннельного диода l =2 нм.

    1) Вероятность D туннельного перехода


    2) Высоту барьера прямоугольной формы определим по формуле :


    3) Энергия электрона:


    4) Вероятность D туннельного перехода



    Заключение

    В данной лабораторной работе был изучен туннельный эффект, исследована вольтамперная характеристика туннельного диода. Изначально идет возрастание прямого туннельного тока до максимума. Далее видно, что график, полученный в ходе эксперимента, отличается от теоретического. На участке, когда туннельный ток падает, возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, и оно компенсирует внутреннее сопротивление источника. После спада ток снова возрастает за счет прямого диффузного тока.

    Из графика были определены следующие значения:

    ;

    ;

    ;

    Были рассчитаны вероятности туннелирования электронов через потенциальный барьер (коэффициенты прозрачности) для треугольной и прямоугольной формы D=5.4·10-4 и D=1.2·10-8 что совпадает с теоретическими значениями данных вероятностей.

    написать администратору сайта