Завдання до лабораторної роботи

Виміряти ВАХ досліджуваного напівпровідникового p – n-переходу та визначити значення контактної різниці потенціалів φ_к. Ознайомитися з методиками вимірювання ВФХ бар’єрних структур і визначення з експериментально отриманих залежностей величини φ_к; розрахувати товщину досліджуваного р – n-переходу та концентрацію домішки в базовій області структури.

Порядок виконання лабораторної роботи

1. Ознайомитися із вимірювальними схемами установок і перевірити їх готовність до роботи.

2. Виміряти пряму і зворотну гілки вольт-амперної характеристики досліджуваної структури. Дані вимірювань оформити у вигляді таблиці.

3. Побудувати графік залежності ВАХ і визначити з нього величину контактної різниці потенціалів φ_к.

4. Виміряти вольт-фарадні характеристики досліджуваного p-n-переходу при зворотній напрузі. Дані вимірювань оформити у вигляді таблиці.

5. Побудувати графік залежності ВФХ у вигляді функції (S/C₆)² = f(U) і визначити з нього величину контактної різниці потенціалів φ_к.

6. Порівняти експериментально визначені значення величини φ_к з ВАХ та ВФХ.

7. Розрахувати товщину напівпровідникового р – n-пере­хо­ду при нульовому зміщенні (U = 0 В) за формулою (44), де для CdTe ε = 10,6; ε₀ = 8,85∙10^-12 Ф/м; S = 40,694∙10 ^-6 м² та концентрацію домішки в базовій області структури, використовуючи графічну залежність (S/C₆)² = f(U) і відповідний вираз

. (49)

Контрольні запитання та завдання

1. Дайте визначення напівпровідникових p – n-переходів. Охарактеризуйте їх класифікацію за розподілом і концентрацією домішок у перехідній області.

2. Проаналізуйте розподіл домішок, густини об’ємного заряду та концентрації носіїв заряду у різкому та плавному p – n-переході.

3. Поясніть причини виникнення вбудованого електричного поля на контакті напівпровідників n- та p-типу провідності.

4. Які причини виникнення дрейфового і дифузійного струмів, що протікають через p – n-перехід у стані термодинамічної рівноваги?

5. Наведіть енергетичну діаграму напівпровідникового p – n-переходу в стані термодинамічної рівноваги.

6. Як залежить контактна різниця потенціалів в області p – n-переходу від концентрації домішок та ширини забороненої зони напівпровідника?

7. Поясніть зміну зонної схеми напівпровідникового p – n-переходу при під’єднанні постійного зовнішнього електричного поля.

8. Як залежить товщина різкого p – n-переходу від прикладеної зовнішньої напруги та концентрації носіїв заряду в об’ємі напівпровідника?

9. У чому полягають явища інжекції та екстракції носіїв заряду в області p – n-переходу?

10. Наведіть аналітичний вираз та графічну залежність вольт-амперної характеристики тонкого p – n-переходу.

Лабораторна робота №4 Дослідження світлової вольт-амперної характеристики сонячного елемента та визначення його основних параметрів

Мета роботи: вивчення фізичних процесів в освітлюваному фотоперетворювачі на основі напівпровідникового р – n-перехо­ду; ознайомлення з методиками дослідження світлової ВАХ фотоперетворювача та визначення його основних параметрів з отриманих залежностей I = f(U).

Обладнання: напівпровідникова фоточутлива структура ZnO/p-CdTe, джерело живлення ВИП-009, міліамперметр типу М82, цифровий вольтметр універсальний В7-21, імітатор сонячного випромінювання, колодка для закріплення зразка.