МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" Кафедра інформаційно-вимірювальної техніки ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО р-n ПЕРЕХОДУ Інструкція до лабораторної роботи №4 з курсу "Електротехнічні і конструкційні матеріали " для студентів спеціальності 570000 "Інформаційно-вимірювальні комплекси і метрологія" Затверджено на засіданні кафедри інформаційно-вимірювальної техніки Протокол №1-97/98 від 4 вересня 1997 р. ЛЬВІВ 1997 Дослідження властивостей напівпровідникового p-n-переходу: Інструкція до лабораторної роботи № 1 з курсу “Електротехнічні і конструкційні матеріали” для студентів спеціальності “Інформаційно-вимірювальні комплекси і метрологія”.Упорядники: О.З.Базилевич, П.Р.Гамула, Є.В.Походило, - Львів, ДУ”ЛП”, 1997р. Упорядники : О.З.Базилевич, к.т.н., доцент П.Р.Гамула, к.т.н., с.н.с. Є.В.Походило, к.т.н., доцент Відповідальний за випуск : Б.І.Стадник, д.т.н., професор Рецензент: А.В.Серкіз, к.т.н., доцент МЕТА РОБОТИ: Ознайомитись із основними характеристиками напівпровідникового р-n переходу та методами вимірювання його параметрів. 1. ЗМІСТ РОБОТИ Ознайомитись із властивостями p-n переходів у напівпровідниках та методами їх дослідження. Провести дослідження вольт-амперної характеристики (ВАХ) та температурної залежності ВАХ різних напівпровідникових діодів і зробити висновки за результатами дослідження. Оформити звіт про роботу. 2. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Електронно-дірковий перехід або, як його ще називають р-n-перехід, утворюється на межі між напівпровідниками, що мають різні типи провідності: діркову (р-тип) і електронну (n-тип). Фізичні властивості такого переходу покладені в основу принципу дії багатьох напівпровідникових пристроїв. В кристалі р-типу основними носіями заряду є дірки, що утворюються переважно внаслідок присутності у кристалі акцепторних домішок. Неосновними носіями заряду в такому кристалі є вільні електрони, які утворюються за рахунок теплових коливань власних атомів кристалу.У кристалі n-типу основними носіями заряду є електрони, які утворюються завдяки присутності донорних домішок. Неосновними носіями тут є дірки. Якщо між кристалами р- та n-типу існує електричний контакт і вільні носії заряду мають можливість переходити з одного кристала в інший, то утворюється єдина система і енергетичні рівні Фермі в обох частинах вирівнюються, внаслідок чого, енергетичні зони обох кристалів зміщуються одна відносно одної, а в області контакту утворюється потенціальний бар'єр з висотою ( = qeUk , де Uk - контактна різниця потенціалів; qe - заряд електрона. Виникнення контактного поля та утворення потенціаль-ного бар'єра відбувається внаслідок дифузійних потоків дірок у кристал n-типу та електронів у кристал р-типу. В області контакту утворюється подвійний електричний шар об'ємних зарядів, а отже виникає електричне поле, вектор напруженості якого має напрям від кристала n-типу до кристала р-типу. Ця приконтактна область характеризується великим електричним опором внаслідок малої концентрації вільних носіїв заряду і називається p-n-переходом. Існує декілька способів створення p-n-переходів. Так, наприклад, його можна отримати шляхом зміни ступеня легування напівпровідника у процесі вирощування монокристалу з розплаву, що містить на початковій стадії процесу атоми донорної домішки з достатньою для отримання кристала n-типу концентрацією, а потім в розплав додається акцепторна домішка з концентрацією, достатньою для отримання кристала р-типу. Інший метод полягає в тому, що у кристал n-типу вводиться крихітна таблеточка елемента-акцептора (звичайно, це - індій); після цього кристал нагрівають до температури розплаву акцептора та зчелення його з напівпровідником в тонкому поверхневому шарі. Повільне наступне охолодження такого кристалу спричиняє утворення на початковій частині кристала напівпровідника n-типу , а далі - високолегованого напівпровідника р-типу. Третій мет...