Опис експериментальної установки

Блок-схема для дослідження ВАХ переходів представлена на рис.7 і базується на методі вольтметра-амперметра.

Рис.7. Схема експериментальної установки

Кремнієвий і германієвий діоди знаходяться в електропечі і можуть по черзі підключатися до вимірювальної схеми за допомогою перемикача К₁. Температуру в печі можна змінювати від кімнатної до 100С за допомогою реостату, з’єднаного з обмоткою електропечі. Контроль температури діодів виконується за допомогою термопари, е.р.с. якої вимірюється компенсаційним методом мостом постійного струму типу ПП-63 (або візуальними цифровими приладам).

Постійна напруга на діод подається від стабілізованих джерел живлення (СИП - в прямому напрямі, СИП – в оберненому). Це можуть бути або два незалежні джерела живлення, або суміщені в одному приладі, що має два незалежних виходи (наприклад УИП-2). В такому випадку для вимірювання ВАХ в прямому та оберненому напрямках використовується суміщений перемикач К₂.

Вимірювання напруг і струмів виконується цифровими приладами. В схемі для підвищення точності вимірювань передбачене різне підключення вольтметра і амперметра в прямому та оберненому напрямках. Цю функцію також виконує перемикач К₂. В оберненому напрямку через діод протікає невеликий струм, і спадом напруги на амперметрі можна знехтувати, отже вольтметр вимірює сумарну напругу на діоді та амперметрі. В прямому напрямку діод підключається паралельно з вольтметроь, і амперметр вимірює струм, який протікає через діод і вольтметр.

Якщо опір – переходу та вхідний опір вольтметра можуть бути порівняні, струм через – перехід знаходиться за формулою

,

де - вхідний опір вольтметра.

При вимірюванні ВАХ в прямому напрямку необхідно фіксувати напругу та вимірювати величину тока.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з описом вимірювальних приладів, що вікористовюються в лабораторній роботі.

2. Зібрати схему, зображену на рис.7 для вимірювання ВАХ кремнієвих та германієвих випрямлюючих діодів.

3. Зняти вольт-амперні характеристики (пряма та обернена гілка) двох заданих діодів при кімнатній температурі.

4. Побудувати ВАХ діодів та визначити величину контактної різниці потенціалів і диференціальний опір переходу при великих струмах, тобто за умови . Порівняти отримане значення з чисельним результатом, передбаченим теорією (формула 3).

5. Зняти вольт-амперні характеристики тих самих діодів при температурі 50…70С і побудувати відповідні залежності.

6. Знайти значення та при цій температурі. Обгрунтувати отриманий результат.

7. Використовуючи розрахункову формулу (24), знайти значення ширини забороненої зони досліджуваних напівпровідників та виразити в електронвольтах.

Контрольні запитання і завдання

1. Користуючись енергетичною схемою переходу пояснити його випрямлюючі властивості.

2. Що являє собою дифузійна довжина ?

3. Отримати вираз для ВАХ переходу та проаналізувати його.

4. Пояснити залежність ВАХ діода від температури.

5. Пояснити методику визначння диференціального опору діода, контактної різниці потенціалів переходу та ширини забороненої зони напівпровідника.