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 lnI_s от обратной температуры и найти контактную разность по­тенциалов φ_k.

3. Построить график зависимости логарифма дифференциального сопротивления в точке U=0 и найти контактную разность потенциа­лов .

4. Сравнить полученные результаты.