Отсюда . (2.17)
Таким образом, метод границы света-тени является, по существу, интегральным вариантом метода светового зонда.
Описание установки и методика измерений
Блок-схема установки для измерения диффузионной длины неосновных носителей методом границы света-тени показана на рис. 2.5.
Рис.2.5. Блок-схема установки.
Свет от нити накаливания осветителя ОИ-19 (1) модулируется механическим модулятором (2) и фокусируется на образец Gе (З) с n-типом проводимости. В держатель образца вмонтирована заслонка (4), перемещающаяся вдоль образца с помощью микрометрического винта (5) и перекрывающая световой поток. Один оборот головки микрометрического винта производит перемещение заслонки (4) на 1 мм (100 делений барабана, цена деления 10 мкм). Образец имеет два неомических выпрямляющих контакта А и В. Хотя ранее мы отмечали, что один из контактов должен быть омическим, при условии, что расстояние АВ значительно превосходит диффузионную длину L (что выполняется), это требование не является критичным. Действительно, основные изменения в величине фотосигнала происходят при x ~ L (х — расстояние от А до границы света-тени) и при этом неравновесные носители не смогут продифференцировать до второго контакта В, создать там фотоЭДС противоположного знака и изменить измеряемую величину Uф.
Фотосигнал регистрируется вольтметром переменного тока вз-33 (6).
За м е ч а н и я. 1). На эксперименте часто измеряемые зависимости отличаются от теоретических как количественно, так и качественно. Это следствие того, что не учитываются некоторые эффекты, влияющие на исследуемую величину. В данной работе также возможны отклонения от теории. Они могут быть связаны со следующими факторами.
а). ННЗ заряда могут рекомбинировать парами не только в объеме, но и на поверхности полупроводника. Этот процесс уменьшает количество ННЗ, доходящих до контакта А. При этом чем дальше генерируются ННЗ от контакта А, тем больше вероятность их рекомбинации на поверхности. В итоге они не дают вклад в величину Uф. Поэтому экспериментальной зависимости [Uф(х)] при больших величинах х возможно отклонение от экспоненциальности в сторону меньших значений Uф или даже независимость Uф от х.
б). При больших х возможно даже уменьшение Uф вследствие “паразитной” засветки контакта В, дающего ЭДС противоположного знака.
в). При малых х возможно завышенное значение и Uф из-за “паразитной” засветки контакта А при полностью закрытой заслонке.
2). Расстояние х измеряется от контакта А до границы света-тени. Определить “нулевое” положение барабана микрометрического винта, т.е. положение, при котором граница света-тени пересекает край контакта, невозможно (см. пункт “в” замечания 1).
Однако
из формулы (2.17) видно, что в точном отсчете
абсолютной величины х
нет необходимости, т.к. важна лишь
производная функции
;
нам достаточно регистрировать лишь
приращениях
от произвольного значения.
Подготовка установки к работе
1. Проверить начальные положения ручек приборов:
переключатель напряжения осветителя ОИ-19 — в крайнем левом положении;
тумблер “V-mV” вольтметра ВЗ-33 — в положении “V”;
переключатель чувствительности — на отметке 300 mV,V.
2. Включить вилки питания приборов в сеть. Включить приборы и модулятор.
3. Проверить, попадает ли свет от источника ОИ-19 во входное окно держателя образца.
4. Переключатель “V-mV” вольтметра ВЗ-33 установить в положение mV.
5. Закрыть заслонку образца, вращая барабан микрометрического винта.
6. Переключателем чувствительности установить на вольтметре ВЗ-33 предел измерения 0,3mV.