- •В.Н. Игумнов физические основы микроэлектроники практикум
- •Оглавление
- •Глава 1 7
- •Глава 2 36
- •Глава 3 163
- •Указания по технике безопасности
- •Предисловие
- •Глава 1 Обработка результатов измерений
- •1.1. Основные понятия и определения метрологии
- •1.2. Погрешности прямых измерений
- •1.2.1. Поправки
- •1.2.2. Случайные погрешности
- •Коэффициенты Стьюдента
- •Обратный ток через p-n-переход
- •1.2.3. Погрешность прибора
- •1.2.4. Погрешность округления. Полная погрешность прямого измерения
- •Э.Д.С. Датчика Холла
- •1.3. Погрешность косвенных измерений
- •1.3.1. Вычисление абсолютной и относительной погрешности
- •Результаты наблюдений
- •1.3.2 Схемы и формулы расчета погрешностей
- •1.3.3. Планирование эксперимента и оценка погрешности
- •1.4. Приближенные вычисления
- •1.5. Единицы измерения физических величин
- •1.6. Оформление результатов измерений
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 2 Лабораторные работы
- •2.1. Исследование характеристических параметров полупроводников
- •Зонная структура полупроводников
- •Температурная зависимость электропроводности
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла
- •Основные сведения из теории
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование эффекта поля в полупроводниках на базе полевого транзистора
- •Поверхностные состояния
- •Порядок выполнения работы
- •Величина тока стока
- •Величина тока стока
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Определение потенциала Ферми в полупроводниках с помощью коэффициента термоэдс
- •Основные сведения из теории
- •Задание и отчетность
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Определение коэффициента Пельтье компенсационным методом
- •Основные сведения из теории
- •Применение эффекта Пельтье для охлаждения радиоаппаратуры
- •Описание установки и порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.6. Контакт металл – полупроводник
- •Основные сведения из теории
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.7. Изучение электрофизических процессов вp-nпереходе
- •Основные сведения из теории
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.8. Исследование кинетики формовки оксидных пленок при электрохимическом окислении металлов
- •Основные сведения из теории
- •Плазменно-электролитическое анодирование
- •Состояние теории образования оксидных пленок
- •Свойства оксидных пленок
- •Описание установки и анодирование
- •Измерение динамики роста и свойств оксидной пленки
- •Задания и отчетность
- •Контрольные вопросы
- •2.9. Исследование процессов в полупроводниковом фоторезисторе
- •Фотопроводимость и поглощение света полупроводниками
- •Процессы захвата, заряда, прилипания и рекомбинации носителей заряда
- •Время жизни носителей заряда. Квантовый выход
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.10. Полупроводники в сильных электрических полях
- •Теоретическая часть
- •Эффект Ганна
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.11. Свойства тонких проводящих пленок
- •Свойства тонких пленок
- •Контроль толщины тонких пленок
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 3 Решение задач
- •3.1. Структура твердых тел Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.2. Энергетические состояния микрочастиц Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.3. Электрические свойства твердых тел Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.4. Свойстваp-nперехода Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •Приложения п.1. Фундаментальные физические постоянные
- •П.2. Свойства полупроводников
- •П.3. Некоторые единицы системы си Основные единицы
- •Некоторые производные механические единицы
- •Некоторые производные единицы электрических величин
- •Некоторые производные единицы магнитных величин
- •П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению
- •П.5. Плотность некоторых твердых тел
- •Библиографический список
- •424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина,3
- •424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова,17
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка, принципиальная схема которой представлена на рис. 2.39, содержит два источника питания, нагревательный элемент, измерительные приборы с переключателями для изменения пределов измерения и полярности напряжения, приложенного к исследуемым диодам. Все органы управления расположены на передней панели.
Рис. 2.39. Упрощенная схема измерительной установки
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с расположением органов управления и измерительных приборов на передней панели лабораторной установки сопоставить их с принципиальной схемой.
2. Снять вольт-амперные характеристики при комнатной температуре в следующем порядке:
1) поставить ключ К1в положение снятия характеристики обычного диода (на панели обозначен схематически);
2) ручку регулятора выхода прямого напряжения повернуть против часовой стрелки до упора;
3) ключ поставить в положение "Прямое" (обозначен прямой ветвью характеристики) и включить установку в сеть;
4) плавно поворачивая ручку регулятора прямого напряжения, записывать показания приборов в таблицу 2.7 с таким расчетом, чтобы получилось не менее десяти точек;
5) повернуть ручку регулятора выхода обратного напряжения против часовой стрелки до упора и переключить сдвоенный ключ в положение "обратное" (обозначен обратной ветвью вольт-амперной характеристики);
6) плавно поворачивая ручку регулятора напряжения по часовой стрелке, записывать показания в таблицу 2.7;
7) в случае необходимости нужно переключать пределы измерения приборов с таким расчетом, чтобы стрелка не зашкаливала, но отклонялась на возможно большее число делений;
8) по данным таблицы 1 построить график и вычислить коэффициент выпрямления K1по формуле 2.94;
9) повернуть ручку регулятора выходного напряжения против часовой стрелки до упора и установить переключатель в положение "прямое";
10) ключ K1поставить в положение снятия характеристики туннельного диода и, плавно вращая ручку регулятора выхода прямого напряжения, снять его вольт-амперную характеристику. Результаты записать в таблицу 2.8.
Таблица 2.7
t1= tкомн |
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Uпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Uобр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iобр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.8
t1= tкомн |
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Uпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11) По данным таблицы 2.8 построить график и определить отношение β1
3. Включить нагревательный элемент и, выждав когда установится постоянная температура, снять вольт-амперную характеристику обычного диода. Результат записать в таблицу 2.9.
Таблица 2.9
t2= tкомн |
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Uпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Uобр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Iобр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 2.9 построить график на тех же осях, что и график табл. 2.7, и определить коэффициент выпрямления К2.
4. Снять вольт-амперную характеристику туннельного диода при той же температуре, которая установится, и результаты записать в таблицу 2.10, аналогичную таблице 2.8.
5. По данным таблицы 2.10 построить график на тех же осях, что и график таблицы 2.8, и определить .
6. Сравнить между собой коэффициенты выпрямления K1иK2и отношения токовβ1иβ2. Сделать выводы по полученным результатам.
7. Проанализировать погрешности измерений и показать их на графиках ВАХ.