Дополнительное задание к лабораторной работе №7-2

При приложении к p-n-переходу прямого напряжения часть основных носителей заряда преодолевает понизившийся потенциальный барьер. Преодолевшие потенциальный барьер носители заряда оказываются в соседней области неосновными. Таким образом, через p-n-переход происходит инжекция неосновных носителей заряда в область, примыкающую к p-n-переходу. Когда к p-n-переходу приложено обратное напряжение, неосновные носители заряда втягиваются электрическим полем в p-n-переход и проходят через него в соседнюю область – происходит так называемая экстракция. Процессы инжекции и экстракции описаны в п. 1, 2 данной работы. Если протекание тока через p-n-переход обусловлено только процессами инжекции и экстракции носителей, вольт-амперная характеристика может быть описана формулой:

, (1)

где - элементарный заряд (заряд электрона), I_s- ток насыщения, - постоянная Больцмана, T - температура, U- напряжение, приложенное к p-n-переходу (считаем U > 0 при прямом включении и U < 0 – при обратном).

При прямом включении p-n-перехода обычно ( »0,025 эВ) и единицей в формуле (1) можно пренебречь, тогда

 

[1]⁾ (2)

При обратном включении <<1 и можно пренебречь экспонентой, тогда

(3)

Кроме составляющей тока, описываемой формулами (1, 2, 3) могут присутствовать и другие составляющие тока, из которых наиболее существенной является генерационно-рекомбинационная составляющая.

При обратном напряжении на p-n-переходе образующиеся из-за тепловой генерации носители заряда разного знака «растаскиваются» электрическим полем переход в разные стороны и не рекомбинируют (в области шириной ). Обратный ток, вызванный генерацией носителей в p-n-переходе, называют генерационным током.

При прямом напряжении носители разных знаков подходят к p-n-переходу. Если прямое напряжение мало, то высота потенциального барьера ещё велика и основная часть носителей не может преодолеть потенциальный барьер, но вблизи середины перехода может происходить их рекомбинация. Составляющую прямого тока, связанную с процессом рекомбинации в p-n-переходе, называют рекомбинационным током.

Рекомбинационный ток зависит от напряжения тоже экспоненциально, но показатель экспоненты в 2 раза меньше, чем в случае инжекционного тока:

~ (4)

 

На рис.5 показаны описанные выше составляющие тока.

 

 

Рис.5. Зависимость от напряжения составляющих тока:

вызванных только процессами инжекции и экстракции (1)

и только процессами генерации и рекомбинации (2)

носителей заряда.

 

 

Дополнительное задание к данной работе:

ОПРЕДЕЛИТЬ ПРЕОБЛАДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА в изучаемом Вами диоде.

По виду обратной ветви, построенной вольт-амперной характеристике, определить преобладающий механизм протекания обратного тока. (Генерационный ток не имеет участка насыщения.)

Чтобы определить механизм протекания прямого тока, необходимо построить зависимость от . Угловой коэффициент получившейся прямой линии равен ½ для рекомбинационного тока и 1 для инжекционного. При расчёте, возможно, следует учесть сопротивления электроизмерительных приборов.

 

Сделать выводы.

 

Оглавление

Теоретическое введение к лабораторным работам по физике твёрдого тела.. 3

1. Образование энергетических зон в кристалле. 3

2. Металлы, диэлектрики, полупроводники. 4

3. Собственная и примесная проводимость полупроводников. 4

4. Примесная проводимость полупроводников. 4

5. Вопросы к теоретическому введению.. 4

6. Литература. 4

Лабораторная работа №7-1 Исследование температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников.. 4

1. Постановка задачи. 4

1.1. Сопротивление, концентрация носителей заряда, подвижность. 4

1.2. Электропроводность металлов. 4

1.3. Электропроводность полупроводников. 4

2. Описание лабораторной установки. 4

3. Порядок выполнения работы.. 4

4. Обработка результатов измерений. 4

5. Требования к отчёту. 4

6. Контрольные вопросы.. 4

7. Литература. 4

Лабораторная работа №7-2. Исследование электронно-дырочных переходов в полупроводниках.. 4

1. Постановка задачи. 4

1.1. Проводимость полупроводников. 4

1.2. Электронно-дырочный переход. 4

1.3. Вольт-амперная характеристика. 4

1.4. Применение полупроводниковых диодов. 4

2. Описание лабораторной установки. 4

3. Порядок выполнения работы.. 4

3.1. Исследование вольт-амперной характеристики p-n-перехода при комнатной температуре. 4

3.2. Измерение температурной зависимости обратного тока p-n-перехода 4

4. Обработка результатов. 4

5. Требования к отчёту. 4

6. Контрольные вопросы.. 4

7. Литература. 4

Дополнительное задание к лабораторной работе №7-2. 4

 

Методические указания

к лабораторным работам по физике

(раздел ФИЗИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА, часть 1)

для студентов всех технических специальностей

 

Составили: Агеева О.С., Строганова Т.Н., Агеев В.В.,

Антипьева В.А., Новиков В.Ф.

 

Редакторы: Агеева О.С., Строганова Т.Н.

 

 

Подписано к печати		Усл. печ. л.
Формат 60х84/16		Заказ №
Тираж экз.

Библиотечно-издательский комплекс

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625036, г.Тюмень, ул. Володарского, 38.

 

Типография библиотечно-издательского комплекса

625039, г.Тюмень, ул. Киевская, 52

[1]⁾ Инжекционный ток часто называют диффузионным током, т.к. он вызван диффузией основных носителей заряда через понизившийся потенциальный барьер.