Лабораторна робота №2 д ослідження p-n переходу
Мета роботи:
Познайомитися із схемами включення напівпровідникових діодів(пряме та зворотне включення).
Навчитися будувати вольт-амперну характеристики діодів.
Прилади та обладнання:
1. R1 - змінний резистор 1кОм;
2. R2 - магазин опорів “МС2”;
3. Д - діод напівпровідниковий Д9Д;
4. ВП1 - міліамперметр постійного струму 0-50 мА;
5. ВП2 - вольтметр постійного струму 0-1,5 В;
6. ВП - випрямляч 0 12 В;
7. К - ключ замикання струму ;
Комплект проводів з’єднувальних ;
9. БЖ - блок живлення ;
10. ВПЗ - вольтметр постійного струму 0-50 В ;
11. ВП4 - мікроамперметр постійного струму 0-100 мкА .
Електрична схема
ВП
Рис.1. Прямий напрям струму
Теоретичні відомості
Якщо
опір провідників (
1·10-8Ом·м)
збільшується при нагріванні та внесенні
домішок, то опір деяких речовин,
розташованих між металами та ізоляторами
(дуже великий опір проходження струму),
які мають проміжний опір (у межах від
1·10-2
до 1·103Ом·м)
зменшується при нагріванні, освітленні
та внесенні домішок. Такі речовини були
названі напівпровідниками.
Провідність чистих напівпровідників ( германію, селену, кремнію та ін.) називається власною. Введення в чистий напівпровідник певних домішок дістають домішкову провідність n-типу або р-типу.
В місті контакту двох провідників n-типу, р-типу внаслідок теплового руху відбувається дифузія електронів і дірок. Напівпровідник n-типу втрачає електрони і заряджається позитивно. Водночас напівпровідник р-типу заряджається негативно. Поблизу межі поділу утворюється подвійний електричний шар ( запірний шар ), який створює контактне електричне поле, що перешкоджає подальшій однобічній дифузії електронів в напрямі n→p і дірок в протилежному напрямі.
Концентрація носіїв струму в контактному шарі внаслідок їх рекомбінації набагато менша, ніж в об’ємі всього напівпровідника, тому цей шар називається запірним. Досить подати невелику напругу на р-n-перехід так, щоб струм проходив від провідника р-типу до напівпровідника n-типу ( рис.3 ).
Дірки і електрони почнуть переміщуватись в напрямі до контакту. Опір запірного шару в наслідок збільшення концентрації носіїв струму зменшиться і через контакт піде більший струм. Цей напрямок струму називається прямий.
Якщо подати на р-n- перехід зворотні потенціали (рис.4), то бар’єр (запірний шар) тільки зросте, його опір збільшиться. Сила струму, що проходить через бар’єр, зменшиться. Такий напрям струму називається запірним (зворотнім).
На цих властивостях р-n- переходу ґрунтується дія напівпровідникового діода (двохелектродного напівпровідникового приладу). На рис.5 зображена типова ВАХ р-n- переходу. При U>0 опір переходу незначний і струм різко зростає, при U<0 опір великий і струм практично лишається незмінним до деякого значення Uпроб, при якому струм різко зростає. Така напруга називається пробивною.
