II. Упражнения, лабораторные задания, измерительный стенд и методика измерений.

Б-1. Упражнения.

• Для p-n переходных диодов 1 и 2 при фиксированной температуре (Т~300К) выполнить измерения зависимостей тока от напряжения в режимах прямого и обратного смещений;

• Выполнить измерения температурной зависимости токов диодов 1, 2 и 3 при двух фиксированных значениях напряжений обратного смещения: -2 В и –10 В;

• Выполнить измерения прямых ветвей ВАХ диодов 1 и 2 при двух фиксированных температурах: ~ 300K и 370К;

Б-2.Лабораторные задания.

• Вычислить дифференциальные сопротивления диодов при токах ~ 1 мА и ~ 10 мА;

• Вычислить объемные сопротивления базы предложенных для исследований диодов;

• Вычислить температурный коэффициент напряжений (ТКН) диодов при нескольких значениях тока: 10 мкА, 1 мА и 10 мА;

• Определить ширину запрещенных зон полупроводниковых материалов измеренных диодов и идентифицировать их;

• Оценить концентрацию высокоомной базы асимметричного диода;

• Определить контактную разность потенциалов для 1, 2 и 3 диодов; оценить концентрацию носителей в базах асимметричных диодов;

Б-3.Измерительный стенд.

Стенд для измерений, блок схема которого представлена на рис. 5, включает в себя: генераторы постоянного тока и напряжения, измерители постоянных токов и напряжений, камеру для нагревания и термостатирования образцов, измеритель температуры в камере нагревания образцов.

Б-4. Методика измерений..

-При выполнении лабораторных заданий, выбор диапазонов изменений напряжений смещения и рабочих токов осуществлять с учетом возможности получения достаточной информации для определения требуемых в настоящем Задании параметров диодов и их электрической прочности (см. раздел А).

• Измерения ВАХ прямых ветвей диодов предлагается проводить в режиме «генератора тока», а обратной ветви –в режиме «генератора напряжений».

• Обработку результатов измерений проводят с учетом ожидаемого вида функциональных зависимостей тока от напряжения и температуры. В частности: определение коэффициента неидеальности, дифференциального сопротивления диода и сопротивления базы предлагается осуществлять посредством изучения прямых ветвей ВАХ диодов, построив зависимости тока в них от напряжения в полулогарифмическом масштабе; определение параметров запрещенных зон предлагается осуществлять посредством изучения температурных зависимостей обратных ветвей ВАХ, построив эти зависимости в полулогарифмическом масштабе (см. раздел А, уравнение Шокли).

III. Порядок выполнения работы.

• Собрать измерительный стенд и дать возможность преподавателю проверить правильность его сборки;

• Включить приборы измерительного стенда и после их прогрева в течении ~ 15 минут приступить к измерениям в соответствии с пунктами Б-1 настоящего Руководства.

Iy. Требования к отчету по результатам проведения лабораторной работы.

Отчет должен содержать:

• принципиальные схемы и таблицы параметров по результатам измерений прямых и обратных ВАХ диодов, а также температурных зависимостей тока в режиме обратного смещения, выполненные в соответствии с пунктами раздела Б-1 настоящего Руководства;

• графики зависимостей, выполненные в соответствии с требованиями пункта Б-4 Руководства;

• выводы по результатам экспериментальных исследований; оценки корректности и точности определения требуемых параметров диодов; предложения по улучшению измерительных схем и методик.

Y. Список стандартных контрольных вопросов.

-Какова природа фоновых (темновых) токов диодов;

• Какие физические процессы определяют вид функциональной зависимости тока от напряжения, и тока от температуры в p-n переходном диоде;

• Основные отличия прямых ВАХ диодов из разных полупроводниковых материалов, - какими физическими процессами они обусловлены.

• Реальных p-n переходные диоды, - какие процессы в реальных диодах обуславливают отличия их характеристик от идеальных.

YI. Литература

1. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов «Наука», 1965, с.151-193.

2. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1973, с.84-99, 127-138.

3. Старосельский В.И. Физика p-n переходов в полупроводниковых диодах. М.: МИЭТ, 1986, с.36-73.