- •Лабораторная работа №5 «исследования полупроводникового диода»
- •Исследование полупроводникового диода
- •Собственные и примесные полупроводники, природа носителей тока в полупроводниках
- •1. Собственные полупроводники
- •2. Примесные полупроводники
- •Контакт двух полупроводников
- •4. Ч. Китель, Элементарная физика твердого тела, “Наука”, 1965, стр. 208-258 исследования полупроводникового диода
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.