- •Печатается по решению редакционно-издательского совета Челябинского государственного университета.
- •Введение
- •Лабораторная работа 1 контактные явления на границе раздела между полупроводником и металлом
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 2 изучение выпрямляющего действия электронно-дырочного перехода
- •Задание
- •Описание метода и установки
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 3 изучение температурной зависимости характеристик биполярного транзистора
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 4 исследование ёмкостных свойств полупроводниковых диодов
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 5 туннельный эффект в р-n-переходе вырожденных полупроводников
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 6 изучение фотопроводимости полупроводников
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторная работа 7 фотоэлектрические свойства электронно-дырочного перехода
- •Описание метода и установки
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Лабораторный практикум по физике твердого тела и твердотельной электронике
- •Гоувпо «Челябинский государственный университет»
- •454021 Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129
- •454021 Челябинск, ул. Молодогвардейцев, 57б
Описание метода и установки
В данной работе объектом исследования является точечный германиевый диод Д9Ж, который помещен в термостат-резистор с автоматическим режимом поддержания температуры. Установка состоит из 1) планшета, на верхней панели которого размещены термостат-резистор с диодом Д9Ж, клеммы и расшивочная панель электрической схемы, 2) блока питания с выходным постоянным напряжением 12В. Электрическая схема установки приведена на рис. 4. Питание термостата осуществляется от сети напряжением 220В. Задание температуры производится регулятором – переменным резистором, установленным на панели планшета.
Для исследуемого диода справедлива диодная теория, согласно которой величина тока насыщения в запорном направлении определяется (в пределе больших ) выражением
. (12)
Из этого выражения следует, что ток насыщения зависит от температуры экспоненциально, поскольку зависимостью множителя А от температуры можно пренебречь. После логарифмирования (12) получим
.
(23)
Рис. 4
Измерив
на опыте величину тока насыщения при
различных температурах Т и построив
график зависимости
от
,
по угловому коэффициенту полученной
прямой можно найти контактную разность
потенциалов
.
(24)
Контактную
разность потенциалов
можно также найти, исследуя малый
участок вольт-амперной характеристики
выпрямляющего контакта металл-полупроводник
вблизи
при разных температурах. Для этого
продифференцируем выражение (12) по
напряжению U
и найдем
обратное дифференциальное сопротивление
контакта R0-1
при нулевом смещении
в зависимости от температуры
.
(25)
Зависимость
сопротивления
от температуры определяется практически
экспоненциальным множителем, поэтому
с достаточным приближением можно
записать
,
.
(26)
По
угловому коэффициенту зависимости
от
можно найти контактную разность
потенциалов
:
.
(27)
Задание
1. Снять вольт-амперную характеристику точечного диода (диода с барьером Шоттки) при трех различных значениях температуры: комнатной, около 45°С и около 70°С. Особенно тщательно (с малым шагом) произвести измерения вблизи нулевого значения напряжения как в прямом, так и в запорном направлениях. При обратных напряжениях, больших 1В (по абсолютному значению), измерения можно проводить с большим шагом (~2В). Регулирование напряжения производится переменным резистором R во входной цепи эмиттерного повторителя T1. Полярность напряжения задается положением переключателя "пр" и "обр". Напряжение на диоде определяется разностью потенциалов между клеммами "9" и "11" в обратном и прямом направлениях. Величина протекающего через диод тока определяется по падению напряжения на резисторе R4, включенном последовательно с исследуемым диодом (R4=1кОм). Измерения напряжений производятся с помощью мультиметров типа CI-I07 и С1-112.
2. Построить график зависимости логарифма тока насыщения lnIs от обратной температуры и найти контактную разность потенциалов φk.
3. Построить график зависимости логарифма дифференциального сопротивления в точке U=0 и найти контактную разность потенциалов .
4. Сравнить полученные результаты.
