
- •Физические основы электроники Электрофизические методы исследования полупроводников и полупроводниковых приборов
- •Введение в настоящем пособии излагаются основные темы дисциплин, связанных с основами работы полупроводниковых приборов.
- •Требования к подготовке, выполнению и защите работ
- •Тема 1. Приборы, используемые для проведения исследований полупроводниковых приборов
- •1.1. Автоматические мосты переменного тока
- •1.2. Осциллографы
- •1.3. Генераторы
- •Тема 2. Проводимость полупроводников и металлов лабораторная работа № 2.1
- •2.1. Терморезисторы: термисторы и позисторы
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.2
- •2.2. Общие сведения
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к работе
- •2. Исследование вольтамперной характеристики варистора
- •7. Исследование зависимости сопротивления от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.3
- •2.3. Определение типа носителей в полупроводниках
- •2.3.1. Метод термозонда
- •2.3.2. Метод Холла
- •2.3.3. Определение концентрации и подвижности носителей
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Определение типа носителей с помощью метода термозонда
- •1.1. Подготовка к работе
- •1.2. Определение типа носителей разных кристаллов
- •2. Исследования по методу Холла
- •2.1. Определение типа основных носителей в датчике Холла
- •2.3. Исследование вольтамперной характеристики датчика
- •2.4. Определение микропараметров кристалла датчика Холла
- •2.6. Определение зависимости эдс Холла от величины тока
- •2.9. Определение зависимости эдс Холла величины индукции в
- •Отчетные материалы
- •Тема 3. Полупродниковые диоды Лабораторная работа №3.1 ″Исследование полупроводниковых диодов″
- •3.1. Характеристики полупроводниковых диодов
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Начальные установки
- •2. Исследование вольтамперной характеристики диода при t0
- •2.1. Исследование прямой ветви вах диода д2
- •2.2. Исследование обратной ветви вах диода д2
- •3*. Исследование вах диодов различных типов
- •4. Исследование зависимости обратного тока диода от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.2
- •3.2. Полупроводниковые стабилитроны и стабисторы
- •3.3. Описание стенда
- •Измерения и обработка результатов
- •2. Исследование вольтамперной характеристики стабилитрона при комнатной температуре
- •5. Исследование влияния температуры на напряжение Uст
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа №3.3
- •3.4. Характеристики светодиодов
- •3.4.1. Управляемые источника света. Светодиоды
- •3.4.2. Строение светодиодов
- •3.4.3. Общие сведения об обозначении светодиодов
- •3.4.4. Особенности лабораторной установки
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.4
- •3.5. Общие сведения о фотоприемниках
- •3.5.2. Параметры и характеристики фоторезистора
- •3.5.3. Особенности работы фотодиодов
- •3.5.4. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •3. Исследование параметров электрического сигнала от генератора
- •6. Определение параметров импульса эдс от облучаемого фотодиода
- •10. Определение параметров импульса в цепи фоторезистора
- •11. Оценка параметров сигнала от резистора Rизм
- •16*. Исследование величины светового потока от светодиода
- •Отчетные материалы
- •Тема 4. Биполярные транзисторы Лабораторная работа №4.1
- •4.1. Характеристики биполярных транзисторов
- •4.1.1. Схемы включения биполярных транзисторов
- •4.1.2. Схема с общей базой
- •4.1.3. Схема с общим эмиттером
- •4.1.4. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Исследование схемы с общей базой
- •1.2. Исследование входных характеристик транзистора в схеме об
- •1.6. Исследование выходных характеристик транзистора в схеме об
- •1.12*. Исследование характеристики обратной связи в схеме об
- •1.14. Исследование характеристик передачи тока в схеме об
- •2. Исследование схемы с общим эмиттером
- •2.2. Исследование входных характеристик транзистора в схеме оэ
- •2.6. Исследование выходных характеристик транзистора в схеме оэ
- •2.11*. Исследование характеристики обратной связи в схеме оэ
- •2.13. Исследование характеристики передачи тока в схеме оэ
- •Отчетные материалы
- •Тема 5. Полевые транзисторы Лабораторная работа № 5.1
- •5.1. Характеристики полевого транзистора
- •5.1.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •5.1.2. Полевой транзистор с изолированным затвором
- •5.1.3. Особенности схемы измерения
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •2. Исследование стоковой (выходной) характеристики
- •Отчетные материалы
- •Тема 6. Элементы технологии производства имс Лабораторная работа № 6.1
- •6.1. Элементы технологии изготовления имс
- •6.1.1. Классификация имс
- •6.1.2. Понятие о технологическом цикле производства имс
- •6.1.3. Производство планарного биполярного транзистора
- •6.1.4. Производство планарного полевого транзистора
- •6.1.5. Структура транзисторов статических микросхем памяти
- •6.1.6. Общие сведения о топологии микросхем памяти
- •6.1.7. Описание установки и процедуры испытаний
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Исследование элементов технологии гибридных имс
- •1.4. Исследование сопротивления резисторов на бгис
- •2. Исследование элементов технологии твердотельных имс
- •2.4. Градуировка окуляров с помощью дифракционной решетки
- •3. Исследование твердотельных микросхем на установке "мим"
- •4. Анализ топологии и параметров микросхемы памяти
- •Отчетные материалы
- •Задачи по темам Аналоговая и Цифровая Электроника
- •П2. Диоды и тиристоры
- •П3. Источники вторичного напряжения
- •П4. Транзисторы
- •П5. Аналоговые устройства
- •П6. Операционные усилители и схемы на их основе
- •П7. Преобразовательные устройства и генераторы
- •П8. Стабилизаторы
- •П9. Логические микросхемы
- •П10. Логические схемы
- •П11. Схемы на лэ
- •П12. Триггеры
- •П13. Регистры и счетчики
- •П14. Преобразователи кодов
- •П15. Мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры
- •П16. Цифро-аналоговые преобразователи
- •П17. Микросхемы (технология и устройство)
- •Рекомендуемая литература Основная литература
- •Дополнительная
16*. Исследование величины светового потока от светодиода
В лабораторной работе для исследования освещенности света, создаваемой светодиода, имеющим малую площадь излучения, применяется специальная насадка с фотодиодом типа ФД-125, в которую при испытаниях устанавливается вилка разъема с исследуемым светодиодом.
Установите кабель II со светодиодом в насадку с фотодиодом люксметра.
По мере увеличения частоты от f1 = (10…150) Гц снимите зависимость освещенности Е света от светодиода от частоты световых импульсов (табл. 3.11). Обратите внимание на инерционные свойства люксметра, с помощью которого анализируется освещенность от импульсного источника.
Таблица 3.11
f2, Гц |
10 |
20 |
… |
… |
150 |
E, лк |
? |
? |
? |
? |
? |
17. Выключите установку. Сдайте приборы и принадлежности преподавателю.
Отчетные материалы
В лабораторной тетради представляются:
– заполненные таблицы;
– расчетные значения для фотодиода и фоторезистора;
– синхронизированные осциллограммы сигналов на фотодиоде и фоторезисторе при облучении, аналогичные представленным на рис. 3.19, с указанием рассчитанных параметров сигналов;
– * зависимость освещенности от частоты светодиода.
К защите представляется РГЗ с задачами по темам: ″Фотопроводимость″, ″Фотоприемники″, ″Фотодиоды″.
Тема 4. Биполярные транзисторы Лабораторная работа №4.1
″Статические характеристики биполярного транзистора″
Цель работы: исследование работы и статических характеристик биполярного транзистора n-p-n-типа в схемах с общей базой и общим эмиттером.
Приборы и принадлежности: испытательный стенд, источники питания; схемы с общей базой и общим эмиттером на основе биполярного транзистора КТ-808А; измерительные приборы.
4.1. Характеристики биполярных транзисторов
4.1.1. Схемы включения биполярных транзисторов
В зависимости от чередования слоев существуют транзисторы двух типов p-n-p и n-p-n.
Каждый из этих транзисторов может быть включен в три схемы, называемые ОБ, ОЭ, ОК (рис. 4.1).
а) б) в)
Рис. 4.1. Схемы включения транзисторов: ОБ (а), ОЭ (б), ОК (в)
Независимо от схемы включения, один и тот же транзистор может работать в четырех режимах работы, которые определяют области и особенности его применения.
Особо следует подчеркнуть, что прежде, чем та или иная схема с транзистором будет ″работать″ (усиливать, генерировать и т.п.) транзистор должен быть установлен в тот или иной рабочий режим с помощью источников постоянного тока. Другими словами, без источников питания ни один транзистор (биполярный или полевой) не будет работать.
В активном (нормальном) режиме эмиттерный переход транзистора открыт, а коллекторный закрыт.
В режиме отсечки полярность приложенных внешних источников питания такова, что эмиттерный и коллекторный переходы смещены в обратном направлении, т.е. оба перехода закрыты. Этот режим соответствует закрытому состоянию транзистора.
В режиме насыщения (двойной инжекции) оба перехода транзистора смещены в прямом направлении, открыты и через них протекает большой ток. В этом режиме транзистор полностью открыт и через него проходит большой ток (говорится, что транзистор ″насыщен″). В этом режиме сопротивление транзистора и напряжение Uкэ между точками между контактами Э и К крайне мало.
Инверсный режим характеризуется тем, что эмиттерный переход закрыт, а коллекторный открыт.
Статические вольтамперные характеристики транзистора определяют зависимости входного и выходного токов от величины постоянных напряжений на входе или на выходе схемы.