Физика твердого тела и полупроводников. Определение времени жизни неосновных носителей заряда методом модуляции проводимости (200

Программная часть измерительного комплекса состоит из двух частей: программного обеспечения цифрового запоминающего осциллографа и программного обеспечения блока управления и контроля. Пользовательский интерфейс блока управления и контроля состоит из рабочей панели, внешний вид которой представлен на рис. 9.

Рис. 9. Рабочая панель блока управления и контроля

Рабочая панель блока контроля и управления содержит элементы выбора образца, задания параметров импульсов тока, задания и контроля температуры образца. Наименование каждого элемента управления и контроля определяют его назначение и не требуют специальных пояснений по их использованию.

Пользовательский интерфейс цифрового осциллографа АСК-3106 состоит из главной панели, панели управления и панели измерений

(рис. 10).

Большую часть главной панели занимает «экран осциллографа», на котором отображаются результаты измерений: изображение измеряемых сигналов, меток, курсоров и т. д. В верхней части главной панели располагаются горизонтальное меню и инструментальная панель. Для

21

Рис. 10. Интерфейс цифрового осциллографа

детального ознакомления с назначением элементов управления главной панели можно вызвать встроенный файл справки, воспользовавшись командами меню «Справка». Для облегчения работы с программой все элементы пользовательского интерфейса осциллографа снабжены всплывающими подсказками.

3.2.Методика проведения измерений

1.Включить компьютер, блок управления и осциллограф (тумблер включения осциллографа находится на задней панели). Для обеспечения стабильной работы электронных блоков и получения воспроизводимых результатов измерения необходимо осуществить прогрев приборов не менее пяти минут.

2.Запустить программу «Лабораторная работа № 1» с помощью

иконки, расположенной на рабочем столе. Спустя некоторое время на мониторе появятся две рабочие панели (рис. 8 и 9).

3.Перейти на рабочую панель блока управления и контроля.

4.Выбрать образец.

5.С помощью регулятора «Ток» установить амплитуду импульса тока, протекающего через образец таким образом, чтобы максимальная величина первого импульса на осциллограмме не превышала 2.5 В.

22

Необходимо помнить, что каждый образец имеет своё оптимальное значение тока, поэтому при переходе к другому образцу необходима коррекция величины тока.

6.Увеличивая длительность импульса, получить вершину импульса с явно выраженным горизонтальным участком.

7.Пользуясь курсорами и считывая значения с панели измерений, определить величину ∆T и ∆U для данного временного интервала между импульсами.

8.Увеличить временной интервал между импульсами и повторить измерения согласно п. 7.

9.Задать другую температуру. Подождать, пока температура установится на заданном значении (около 5 мин). Повторить измерения согласно пп. 7 и 8.

10. По окончании эксперимента отключить нагрев печи, для этого

необходимо установить любую температуру образца ниже комнатной. При понижении температуры образца ниже 30 °С можно выключить питание.

4. Задание

Измерить время жизни и определить диффузионную длину неосновных носителей заряда в образцах германия. При выполнении задания необходимо придерживаться следующего порядка.

1.Провести измерения разницы амплитуд первого и второго импульсов напряжения в зависимости от времени задержки при комнатной температуре.

2.Провести такие же измерения при различных температурах (температурный интервал задается преподавателем).

3.Рассчитать время жизни и диффузионную длину для каждой температуры. Построить графики.

5.Содержание отчета

1.Блок-схема установки.

2.Рабочие формулы.

3.Таблица измеренных и рассчитанных величин.

4.График зависимости величины разницы амплитуд первого и второго импульсов напряжения от времени задержки при комнатной температуре.

23

5.Графики зависимости времени жизни и диффузионной длины от температуры.

6.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Механизмы рекомбинации.

2.Определение основных и неосновных носителей заряда.

3.Равновесные и неравновесные носители заряда.

4.Время жизни и время релаксации. Физическая сущность этих понятий.

5.Соотношение Эйнштейна.

6.Время жизни и диффузионная длина . Дать определение.

7.Уравнение непрерывности.

8.Почему в работе определяются параметры неосновных носителей заряда?

9.Вывести выражение для удельного сопротивления полупроводника при наличии неравновесных носителей заряда для электронного и дырочного полупроводника.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. – М.: Высш. шк., 2000.

2.Шалимова К.В. Физика полупроводников. – М.: Энергоиздат, 1985.

3.Смит Р. Полупроводники. – М.: Мир, 1982.

4.Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. – М.: Физма-

тгиз, 1963.

Дикарева Регина Петровна, Хабаров Сергей Павлович

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПОЛУПРОВОДНИКОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА МЕТОДОМ МОДУЛЯЦИИ ПРОВОДИМОСТИ

Учебно-методическое пособие

Редактор Л.Н. Ветчакова

Выпускающий редактор И.П. Брованова Дизайн обложки А.В. Ладыжская Компьютерная верстка В.Ф. Ноздрева

Подписано в печать 04.05.2011. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 1,39. Печ. л. 1,5. Изд. № 112. Заказ №

Цена договорная

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета

630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

24