МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУМЕРТАУСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра ЕНиОТД

Лабораторная работа №5 «исследования полупроводникового диода»

Заведующий кафедрой ЕНиОТД

профессор, к.т.н. Даутов А.И.

Составил: старший преподаватель

Корниенко Л.М.

г. Кумертау

2009

Исследование полупроводникового диода

Приборы и принадлежности:

1. Источник постоянного напряжения

2. Реостат

3. Миллиамперметр и микроамперметр

4. Вольтметр

5. Переключатель

6. Исследуемый диод

7. Соединительные провода

Цель работы:

1. Изучение вольтамперной характеристики диода

2. Изучение зависимости коэффициента выпрямления диода от величины приложенного напряжения

3. Изучение зависимости сопротивления диода от величины приложенного напряжения

Краткая теория:

По значению удельного сопротивления все вещества делятся на диэлектрики (изоляторы, проводники и полупроводники). Полупроводниками называется группа веществ, удельное сопротивление которых изменяется в широких пределах от 10 до 100 Ом. Основным и характерным свойством полупроводников является изменение их электропроводимости под действием различных внешних воздействий – температуры, освещения, давления, что позволяет создавать чувствительные термосопротивления, фотосопротивления, тензометры. Замечательным свойством полупроводников, является возможность управления их электропроводностью путем введения небольших количеств различных примесей в полупроводники. Это позволяет создавать выпрямительные и усилительные устройства, преобразователи тепловой и световой энергии в электрическую, полупроводниковые лазеры и т.д. Это обуславливает широкое техническое применение полупроводников.

Собственные и примесные полупроводники, природа носителей тока в полупроводниках

1. Собственные полупроводники

Проводимость химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью, а сами полупроводники – собственными полупроводниками. Примером таких полупроводников могут служить химически чистые германий, кремний, селен. Экспериментальное исследование ряда явлений в полупроводниках привело к заключению, что знак носителей тока в них может быть как отрицательным, так и положительным. Выясним природу этих носителей тока.

На рис. 1 показаны энергетические зоны собственного полупроводника при . Электроны заполняют все энергетические уровни валентной зоны 1, уровни же зоны проводимости 2 свободны. Эти зоны в полупроводнике разделены запрещенной зоной, ширина которой порядка . Благодаря этому при и в отсутствии других внешних воздействий, полупроводник не проводит электрического тока. При повышении температуры полупроводника электроны валентной зоны 1 получают дополнительную энергию, и некоторые из них переходят в зону проводимости 2, где они занимают уровни вблизи дна зоны.

Рис. 1

Эти электроны являются отрицательными носителями тока в собственном полупроводнике. После удаления части электронов с верхних уровней валентной зоны 1, в ней образуются дырки, которые ведут себя во внешнем поле как частицы с положительными зарядами. Дырки являются положительными носителями тока в полупроводниках. При любой температуре в собственном полупроводнике концентрация электронов в зоне проводимости равна концентрации дырок в валентной зоне. Проводимость в этом случае складывается из электронной и дырочной проводимости.