Экспериментальная часть.

Блок-схема макета измерительной установки представлена на рис.7, где использованы следующие обозначения:

1. управляющий персональный компьютер, с прикладным программным обеспечением, хранящимся на жестком диске;

2. источник напряжения постоянного тока Agilent 3834A, служащий для приложения напряжения к p-n переходу;

3. мультиметр Agilent 34411A, служащий для измерения тока через p-n переход;

4. мультиметр Agilent 34411A, подключенный к терморезистору и служащий для его сопротивления зависящего от температуры образца;

5. источник напряжения постоянного тока Agilent 3834A, служащий для задания тока через устройство нагрева p-n перехода;

6. блок нагрева образца, содержащий объект измерений (полупроводниковый диод, германиевый или кремниевый), устройство нагрева образца (мощный резистор) и терморезистр, служащий для определения температуры диода.

Мультиметры управляются через интерфейс USB, источники напряжения – через интерфейс PCI – GPIB, NI-488.2.

В качестве объекта измерений используют два диода: германиевый с высокой собственной концентрацией носителей заряда, и кремниевый с низкой собственной концентрацией носителей заряда.

Алгоритм выполнения работы следующий.

Измеряют обратную ветвь ВАХ образца и по ее виду определяют, какой диод используется в качестве образца: с высокой или с низкой собственной концентрацией носителей. Если обратный ток не изменяется при увеличении обратного напряжения, то диод изготовлен на основе материала с высокой собственной концентрацией носителей (с малой шириной запрещенной зоны), а если возрастает – то с низкой собственной концентрацией носителей (с большой шириной запрещенной зоны).

Затем задают фиксированное обратное напряжение на p-n переходе и измеряют зависимость обратного тока p-n перехода от температуры.

Эта зависимость строится в координатах Аррениуса и по ней вычисляется ширина запрещенной зоны полупроводника по формулам (55), (69) и (65). При этом используют знание о том, на основе какого полупроводника был создан исследуемый диод.

Подготовка к проведению измерений

1) Проверьте по блок-схеме правильность соединения блоков макета установки.

2) Включите вольтметр и источники напряжения. Все приборы после включения должны пройти самотестирование.

3) Включите управляющий компьютер. После его включения загружается программа соединения блоков макета установки с компьютером «Agilent Connection Expert».

4) Запустите на исполнение прикладную программу измерения температурной зависимости обратного тока полупроводникового диода - ярлык «L -5». Путь к нему: Рабочий стол \ папка «Лаб.работы» \ папка «ФТТ и ПП» \папка «Lab -5».

5) После запуска этой программы на экране видеомонитора появится окно, содержащее главное меню (рис.8).

Проведение измерений

Главное меню (рис.8) служит для выбора одной из трех опций, которым соответствуют три меню первого уровня.

1) Опция «Имитация» предназначена для проведения имитационных измерений обратной ветви ВАХ полупроводникового диода и температурной зависимости его обратного тока в диапазоне температур от комнатной до температуры ≈400 К обеспечивает следующее:

- ввод исходных данных об образце и режимах виртуальных измерений обратной ветви ВАХ диода и температурной зависимости обратного тока;

- собственно имитационное измерение;

- вывод результатов имитационного измерения в графическом виде;

- обработку результатов измерения;

- запись данных в файл.

2) Опция «Измерения» (рис.8) предназначена для проведения реальных измерений обратной ветви ВАХ полупроводникового диода и температурной зависимости его обратного тока в диапазоне температур от комнатной до температуры ≈400 К обеспечивает следующее:

- ввод исходных данных об образце и режимах измерений обратной ветви ВАХ диода и температурной зависимости обратного тока;

- измерения обратной ветви ВАХ диода и температурной зависимости обратного тока;

- вывод результатов измерения в графическом виде;

- обработку результатов измерения;

- запись данных в файл.

3) Опция «Результаты», служит для загрузки файла данных одного из предыдущих измерений и обработки результатов измерения.

Кнопка «Выход» в каждом меню первого уровня предназначена для выхода из программы измерений.