Лабораторная работа №1 исследование характеристик и параметров электронно-дырочных переходов

1. Цель лабораторной работы

Ознакомиться с физическими основами работы электронно-дырочных переходов, приобрести навыки экспериментального исследования электронно-дырочных переходов, исследовать влияние материала полупроводника и температуры окружающей среды на характеристики и параметры электронно-дырочных переходов.

Лабораторная работа включает в себя следующее:

• самостоятельная подготовка теоретического материала;

• входной тестовый контроль;

• теоретический коллоквиум;

• экспериментальные исследования;

• обработка экспериментальных данных;

• анализ полученных результатов;

• оформление отчета.

При подготовке к занятиям необходимо проработать соответствующие разделы в основных учебниках курса (см. библиографический список). Ознакомиться с содержанием экспериментальной части лабораторной работы, с методикой измерения параметров и характеристик исследуемых элементов. Проверить полноту подготовки можно по вопросам самопроверки.

2. Схемы экспериментальных исследований

Каждое рабочее место в лаборатории оборудовано универсальным лабораторным стендом, стандартными контрольно-измерительными приборами, стандартным набором перемычек. Рабочее место рассчитано на работу бригады из 2 – 4 студентов. Описание лабораторного стенда приведено в Приложении 1.

При проведении экспериментальных исследований снимаются вольт-амперные характеристики маломощных германиевого и кремниевого электронно-дырочных переходов, причем лабораторная установка позволяет исследовать как прямые ветви, так и обратные ветви вольт-амперных характеристик электронно-дырочных переходов (рис.1, 2).

Рис. 1. Схема лабораторной установки для снятия прямой ветви ВАХ электронно-дырочного перехода

Рис. 2. Схема лабораторной установки для снятия обратной ветви ВАХ электронно-дырочного перехода

При снятии прямой ветви ВАХ электронно-дырочного перехода (рис. 1) задаются значениями прямого тока и измеряют напряжение на диоде, соответствующее заданному значению тока. Напряжение регулируется с помощью источника входного напряжения, которое может изменяться в диапазоне от 0 до 5 В.

При снятии обратной ветви ВАХ электронно-дырочного перехода (рис. 2) задаются значениями обратного напряжения и измеряют величину обратного тока, соответствующую данному значению напряжения. Напряжение регулируется с помощью источника напряжения, которое может изменяться в диапазоне от 0 до 30 В.

3. Лабораторное задание

1. Записать параметры исследуемых электронно-дырочных переходов (смотри приложения 2,3 или [15 – 18]).

2. Собрать схему измерений для снятия прямой ветви ВАХ германиевого электронно-дырочного перехода (рис.1).

3. Снять прямую ветвь ВАХ германиевого перехода , изменяя прямой ток в пределах от 0 до 100 мА. Результаты измерений свести в табл. 1.

Это важно!

При снятии прямой ветви ВАХ задаются значением прямого тока, а не напряжения, как следует из определения понятия прямой ветви характеристики, так как ВАХ имеет экспоненциальный характер и в области больших токов малые изменения напряжения соответствуют значительным изменениям прямого тока.

Таблица 1

Пример оформления экспериментальных данных при снятии прямой ветви ВАХ

, мА	0	1	5	10	30	50	70	100
, В при Т1=
, В при Т2=

4. Собрать схему для снятия обратной ветви вольтамперной характеристики германиевого электронно-дырочного перехода (рис. 2).

5. Снять обратную ветвь ВАХ германиевого электронно-дырочного перехода , изменяя значение обратного напряжения в диапазоне от 0 до 30 В и отмечая при этом получающиеся величины обратного тока. Результаты измерений свести в табл. 2.

Таблица 2

Пример оформления экспериментальных данных при снятии обратной ветви ВАХ

, В	0	0,05	0,1	0,2	1	10	15	25
, мкА при Т1=
, мкА при Т2=

6. Исследуемый германиевый электронно-дырочный переход поместить в термостат, предварительно разогретый до температуры 50С. Через 5 минут повторить пункты 2 – 5.

7. Собрать схему измерений для снятия прямой ветви ВАХ кремниевого электронно-дырочного перехода (рис. 1).

8. Снять при комнатной температуре прямую ветвь ВАХ кремниевого перехода , изменяя прямой ток в пределах от 0 до 100 мА. Результаты измерений свести в табл. 1.

9. Собрать схему для снятия обратной ветви вольтамперной характеристики кремниевого перехода (рис. 2).

10. Снять при комнатной температуре обратную ветвь ВАХ кремниевого перехода , изменяя значение обратного напряжения в диапазоне от 0 до 30 В и отмечая при этом получающиеся величины обратного тока. Результаты измерений свести в табл. 2.

11. Довести температуру термостата до 70 – 75С. Поместить в термостат исследуемый кремниевый электронно-дырочный переход и через 5 минут повторить пункты 7 – 10.