Вопросы для допуска к работе
Что называют p-n переходом?
Что представляют собой прямая и обратная ветви вольтамперной характеристики p-n перехода?
Как зависит положение ВАХ от величины площади p-n перехода?
Как зависит положение ВАХ от ширины запрещенной зоны полупроводника?
Объяснить порядок и методику выполнения работы.
Контрольные вопросы и задания
Нарисовать структуру p-n перехода и под структурой графики распределения подвижных и неподвижных носителей заряда. Объяснить распределение зарядов в каждой области структуры.
Объяснить образование p-n перехода.
Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется в p-n переходе?
Как влияет температура на величину контактной разности потенциалов?
Как зависит величина контактной разности потенциалов от ширины запрещенной зоны полупроводника?
Как зависит величина контактной разности потенциалов от концентрации примесей в p и n областях?
Как и почему изменяется контактная разность потенциалов p-n перехода при подключении к нему прямого (обратного) напряжения?
Как и почему изменяется ширина p-n перехода при подключении к нему прямого (обратного) напряжения?
Почему в отсутствии внешнего напряжения ток через p-n переход равен нулю?
Какова величина и природа тока, протекающего через p-n переход при прямом (обратном) включении?
Как зависит величина прямого (обратного) тока p-n перехода от ширины запрещенной зоны полупроводника?
Как влияет площадь p-n перехода на величину прямого (обратного) тока через p-n переход?
На одних осях изобразить вольтамперные характеристики идеального и реального p-n переходов. Объяснить, какие составляющие токов не учитывались при построении вольтамперных характеристик идеального p-n перехода.
Лабораторная работа №2 Исследование влияния температуры на вольтамперную характеристику p-n перехода
Целью лабораторной работы является изучение влияния температуры на функционирование p-n перехода. В данной работе снимаются вольтамперные характеристики германиевого и кремниевого p-n переходов маломощных диодов при двух разных температурах.
Описание лабораторной установки
Снятие вольтамперных характеристик p-n переходов германиевого и кремниевого диодов малой мощности выполняется для двух температурных диапазонов: комнатной (+18…+30°С) и максимальной температуре для германиевого диода (+68…+72°С), хотя рабочая температура кремниевого диода может достигать + 125°С.
Рис.18. Лабораторная установка для исследования влияния температуры на вольтамперную характеристику p-n перехода
В лабораторную установку, показанную на рис. 18, а, входит комплект приборов, который уже был использован для снятия ВАХ p-n переходов в лабораторной работе №1, это источник питания GVA1, мультиметр в режиме амперметра PA1 и мультиметр в режиме вольтметра PV1, объединительная плата А1. Для нагревания полупроводниковых диодов предназначен нагреватель А2 с возможностью автоматического подогрева до 70°С ± 2°С. В нем в качестве нагревательного элемента использован мощный резистор, который питается от отдельного источника GVA2. В непосредственной близости от резистора размещены исследуемые диоды. Для контроля температуры предназначен мультиметр РТ1 в режиме термометра. Все перечисленные приборы соединены в единую установку с помощью комплекта кабелей: для подключения измерительных приборов к объединительной плате А1 служат кабели ЕХ1, ЕХ2, для соединения термодатчиков, диодов и источника питания GVA2 с нагревателем предназначены кабели ЕХ3…ЕХ6, которые подключаются к нему через разъемы Х1 и Х2.
На рис. 19 представлена упрощенная электрическая схема исследования вольтамперных характеристик германиевого и кремниевого p-n перехода при двух разных температурах. В ней не показаны разъемы и термореле, задача которого автоматически поддерживать температуру p-n перехода +68…+72°С.
Рис. 19. Электрическая схема исследования вольтамперных характеристик германиевого и кремниевого p-n перехода при двух разных температурах.
В схеме присутствуют источник GVA1, измерительные приборы PV1 и PV2, резистор R3 для защиты диодов по току. Штрихпунктирной линией показана область нагрева (устройство А2 на рис. 18). В ней присутствуют диод VD1, термодатчик R1, а также мощный резистор R2, который и является собственно нагревательным элементом.