5.4. Обработка экспериментальных результатов

1. Для всех исследуемых электронно-дырочных переходов, предназначенных для работы в режиме электрического пробоя, определить значения I_{СТ МАКС} , I_{СТ МИН} . Номинальный ток стабилизации перехода определить по формулеI_{СТ НОМ} = 1/2  (I_{СТ МАКС} + I_{СТ МИН}).

2. Для всех исследуемых переходов, используя прямые ветви характеристик, снятые при комнатной и повышенной температурах, определить значения температурного коэффициента напряжения прямой ветви

ТКН_ПРЯМ = приI_ПРЯМ = I_{СТ НОМ} .

3. Для всех исследуемых переходов, используя обратные ветви вольтамперных характеристик, снятые при различных температурах, определить значение температурного коэффициента напряжения стабилизации ТКН_СТ = приI_СТ = I_{СТ НОМ} .

4. Для всех исследуемых переходов по вольтамперным характеристикам, снятым при комнатной температуре, определить для номинального режима:

а) дифференциальное сопротивление обратносмещенного перехода в рабочей точке

r_СТ = ,

где U_СТ соответствует изменениям тока отI_{СТ МАКС} доI_{СТ МИН},

б) статическое сопротивление перехода R_СТ = U_{СТ НОМ} / I_{СТ НОМ} ,

5. Для переходов с различным механизмом пробоя определить сопротивление базы. Для этого рассчитать дифференциальное сопротивление перехода в области «больших» токов прямой ветви вольтамперной характеристики:

r_Б  r_ДИФ = U_ПРЯМ / I_ПРЯМ = ( U₂ –U₁ ) / (I₂ – I₁) ,

где I₂– максимальное измеренное значение прямого тока перехода,

I₁– составляет примерно 0,8I₂, значения прямого напряженияU₂,U₁соответствуют значениям токаI₂,I₁.

Сравнить полученные значения.

6. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Формулировку цели исследования.

2. Типовые параметры исследуемых электронно-дырочных переходов.

3. Схемы для экспериментальных исследований.

4. Таблицы экспериментальных данных.

5. Графики вольтамперных характеристик исследуемых электронно- дырочных переходов при комнатной и повышенной температурах.

6. График теоретической ВАХ германиевого электронно-дырочного перехода (только для лабораторного задания №1).

7. Расчет параметров исследованных электронно-дырочных переходов.

8. Сводную таблицу со справочными, экспериментальными и расчетными данными.

9. Анализ полученных результатов.

Пример оформления титульного листа приведен в приложении 1.

7. Вопросы для самопроверки

1. Какой полупроводник называется собственным?

2. Какой полупроводник называется примесным?

3. Что такое энергия (уровень) Ферми?

4. Укажите и поясните расположение уровня Ферми для собственного полупроводника, примесных полупроводников p- и n-типов.

5. Как зависит положение уровня Ферми примесных полупроводников от концентрации примеси и температуры?

6. Как связаны концентрации основных и неосновных носителей заряда в полупроводнике n-типа?

7. Что такое равновесная концентрация электронов и дырок и как она

зависит от материала полупроводника, температуры?

8. Как зависит концентрация основных и неосновных носителей заряда от степени легирования и температуры?

9. Объясните механизм образования p-n перехода.

10. Нарисуйте распределение объемных и подвижных зарядов, напряженности электрического поля и потенциала в области несимметричного p-n перехода в равновесном состоянии.

11. В чем заключаются условия равновесия p-n перехода?

12. Что такое контактная разность потенциалов и от чего она зависит?

13. Нарисуйте энергетическую диаграмму несимметричного p-n перехода в равновесном состоянии.

14. Нарисуйте энергетическую диаграмму прямосмещенного p-n перехода.

15. Как зависит ширина p-n перехода от концентрации примеси и от приложенного напряжения?

16. Что такое инжекция носителей заряда?

17. Нарисуйте энергетическую диаграмму обратносмещенного p-n перехода.

18. Что такое экстракция носителей заряда?

19. Запишите выражение для вольтамперной характеристики идеального p-n перехода.

20. Нарисуйте вольтамперные характеристики германиевого, кремниевого и арсенид-галлиевого переходов и объясните их отличие.

21. Объясните влияние температуры на ход вольтамперной характеристики p-n перехода.

22. Как влияет сопротивление базы на ход прямой ветви характеристики p-n перехода?

23. Как зависит величина обратного тока p-n перехода от концентрации примеси и температуры?

24. Объясните зависимость обратного тока в реальных p-n переходах от величины обратного напряжения.

19. Запишите выражение для вольтамперной характеристики идеального p-n перехода.

20. Нарисуйте вольтамперные характеристики германиевого, кремниевого и арсенид-галлиевого переходов и объясните их отличие.

21. Объясните влияние температуры на ход вольтамперной характеристики p-n перехода.

22. Как влияет сопротивление базы на ход прямой ветви характеристики p-n перехода?

23. Как зависит величина обратного тока p-n перехода от концентрации примеси и температуры?

24. Объясните зависимость обратного тока в реальных p-n переходах от величины обратного напряжения.

25. Что такое пробой?

26. Назовите основные виды пробоев p-nпереходов.

27.Поясните механизм и условия возникновения теплового пробоя.

28.Как влияет температура окружающей среды на напряжение теплового пробоя?

29.Какие виды пробоев используются в стабилитронах?

30. Поясните механизм и условия возникновения лавинного пробоя.

31.Поясните механизм и условия возникновения полевого пробоя.

32.Как зависит величина напряжения стабилизации от степени легирования базы?

33.Почему в качестве материала для электронно-дырочных переходов, пред-назначенных для работы в режиме электрического пробоя, выбран кремний, а не германий?

34.Почему с ростом температуры напряжение стабилизации для переходов с лавинным пробоем увеличивается?

35.Почему с ростом температуры напряжение стабилизации для переходов с полевым пробоем уменьшается?

36.Нарисуйте схему для экспериментальных исследований. Поясните назначение элементов схемы и порядок экспериментальной работы.