МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИЛАДІВ НА ОСНОВІ P-N ПЕРЕХОДІВ Інструкція до лабораторної роботи № 3 з навчальної дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1 для студентів базових напрямків 6.170102 “Системи технічного захисту інформації”, 6.170103 “Управління інформаційною безпекою” Затверджено на засіданні кафедри (Захист інформації( Протокол № від 2011 р. Львів – 2011 Дослідження приладів на основі p-n переходів: Інструкція до лабораторної роботи №3 з дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1/ Укл.: Кеньо Г.В. ( Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2011. ( 20 с. Укладач Кеньо Г.В., к. т. н., доц. Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф. Рецензенти: МЕТА РОБОТИ Ознайомитися з основними параметрами і характеристиками напівпровідникових діодів і дослідити їх вольт-амперні характеристики. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП Напівпровідниковим діодом називається напівпровідниковий прилад з n-р переходом, який має два виводи. Основною властивістю напівпровідникового діода є одностороння провідність, властива n-р переходу. Електронно-дірковий перехід (р-п-перехід) – це електричний перехід між двома ділянками напівпровідника, одна з яких має електропровідність n-типу, а друга – р-типу. Електронно-дірковий перехід має несиметричну провідність, тобто має нелінійний опір. Уявимо собі два напівпровідники, один з яких має електронну, а другий діркову провідності (рис.1,а). Вважаємо, що такі напівпровідники є ділянками єдиного кристала (рис.1,б). Тоді за законом дифузії електрони з п-області будуть переходити в р-область, а дірки навпаки, тобто із місць, де носіїв певного знаку є більше у місця, де їх менше. Зустрічаючись на межі п- і р-ділянок, дірки і електрони рекомбінують. Отже, у цій примежовій ділянці оголюються нескомпенсовані заряди нерухомих іонів. Ця ділянка нескомпенсованих нерухомих зарядів і є ділянкою р-п-переходу, яку ще називають збідненим шаром або ділянкою об’ємного заряду. Питома електрична провідність р-п-переходу буде набагато меншою, ніж у п- і р-ділянках напівпровідника. У збідненому шарі майже немає вільних носіїв заряду, тому його ще називають запірним шаром.
а б Рис.1. Напівпровідники п- і р-типів (а); утворення р-п-переходу (б). На рис.2 подано утворення потенціального бар’єру при формуванні р-п-переходу. Якщо обидві ділянки напівпровідника перебувають у рівновазі, рівень Фермі повинен бути однаковим у межах всієї системи. Потенціальний бар’єр, що утворюється між ділянками напівпровідника з різним типом провідності, дорівнює початковій різниці між рівнями Фермі у розділених ділянках напівпровідника. Таким чином, між протилежними об’ємними зарядами, що утворилися, виникає контактна різниця потенціалів (к=(
) і електричне поле Ек. Потенціальний бар’єр перешкоджає подальшому дифузійному переходу носіїв із ділянки в ділянку. Потрібно зазначити, що об’ємні заряди різних знаків виникають поблизу межі п- і р-ділянок, а додатний потенціал (n або від’ємний потенціал (p створюється однаковим по всій ділянці n або p. Якщо б у різних частинах ділянки n або p потенціал був би різним, тобто була б різниця потенціалів, то виник би струм, внаслідок якого все одно сталося б вирівнювання потенціалу у цих ділянках.
а) б) Рис.2. Зонна діаграма розділених напівпровідників п- і р-типу (а); і цих же напівпровідників, приведених в безпосередній контакт при формуванні р-п-переходу (б) Електронно-діркові переходи широко використовуються як складові частини напівпровідникових приладів(в тому числі діодів), а тому визначають їх вхідні та вихідні параметри. Для оцінки р-n-переходу важливою характеристикою є залежність між напругою, що діє на електродах приладу, і струмом, що протікає чер...