Обработка результатов.
1.
Построим
график зависимости логарифма тока
насыщения
при достаточно большом отрицательном
смещении от обратной температуры
Определяем
значения тока насыщения для различных
значений температур для кремниевого
диода по формуле U
= R
.
Тогда:
При
Т = 18°C, U
= -4,4 мВ,
= 0,0044
А
При
Т = 44°C, U
= -19,02 мВ,
=
0,01902
А
При
Т = 59,5°C, U
= -56,06 мВ,
= 0,05606
А
Зависимость тока насыщения от температуры для кремниевого диода:
С
помощью МНК найдем
ширину запрещенной зоны полупроводника
кремниевого диода:
мы
знаем, что по определению
=
, эта формула имеет вид y=ax+b
где:
y
=
a
=
b
=
x =
По МНК найдем:
a
= (6,35
2,36)*
=
=
= 0,8763
(Дж)
= 0,5468 (эВ)
=
=
0,3257
(Дж) = 0,2032 (эВ)
= (0.6 0.3) эВ
Определяем значения тока насыщения для различных значений температур для германиевого диода по формуле U = R .
Получаем:
При
Т = 18°C, U
= -7,89 мВ,
=
7,89
А
При
Т = 40°C, U
= -33,4 мВ,
=
33,4
А
При
Т = 59,5°C, U
= -113,6 мВ,
=
113,6
А
Зависимость тока насыщения от температуры для германиевого диода:
С
помощью МНК найдем
ширину запрещенной зоны полупроводника
германиевого диода:
По МНК найдем:
a = (6,67 1,32)*
=
=
= 0,92046
(Дж) = 0,574506 (эВ)
=
=
0,18216
(Дж) = 0,113695 (эВ)
= (0.6 0.2) эВ
2. Построим вольт-амперные характеристики обоих диодов для каждой из температур.
Кремниевый диод (R=1 МОм): Германиевый диод (R=1 кОм):
3. Построим графики зависимости логарифма прямого тока ln I от обратной температуры
Зависимость для кремниевого диода:
С помощью МНК найдем ширину запрещенной зоны полупроводника кремниевого диода (U=0,65 В):
мы
знаем, что по определению
= ln
, где A
= -eU
+
, эта формула имеет вид y=ax+b
где:
y
=
a
=
b =
x =
По МНК найдем:
a = (2,17 0,27)*
=
a
k=
2,17
1,38
0,29946
(Дж)
=
= 0,03726
(Дж)
= А + eU = (0,29946 + 1,6 0,65) = 1,339 (Дж) = 0,835 (эВ)
=
0,03726
Дж = 0,023256 эВ
= (0,84 0,03) эВ
Зависимость для германиевого диода:
С помощью МНК найдем ширину запрещенной зоны полупроводника германиевого диода (U=0,21 В):
a = (5,96 0,97)*
= a k= 5,96 1,38 0,82248 (Дж)
=
= 0,13386
(Дж)
= А + eU = (0,82248 + 1,6 0,21) = 1,158 (Дж) = 0,723 (эВ)
=
0,13386
Дж = 0,083549 эВ
= (0,73 0,09) эВ
Вывод: В данной работе были исследованы вольт-амперные характеристики плоскостных полупроводниковых диодов с p-n переходом и их зависимостей от температуры, также опредены ширины запрещенных зон для Si и Ge двумя способами.
Из зависимости логарифма тока насыщения от обратной температуры:
= (0.6 0.3) эВ
= (0.6 0.2) эВ
Из зависимости логарифма прямого тока от обратной температуры:
= (0,84 0,03) эВ
= (0,73 0,09) эВ
Табличные значения ширин запрещенных зон:
= 1,08 эВ
= 0,66 эВ
Значения для кремниевого диода меньше табличного, для германиевого – близки к табличным.