Міністерство освіти і науки України Дрогобицький механіко-технологічний коледж Лабораторія основ електроніки і мікроелектроніки Затверджую: Заст. директора з навчальної роботи _______ Ренжин П.М. “___”____2009р. Лабораторна робота № 1 Дослідження електронно-діркового переходу при різних температурах Розглянуто на засіданні ЦК ___________Протокол № __ “___” ____ 2009р. Голова ЦК ______ Дрогобич 2009 р. Лабораторна робота №1 Дослідження електронно-діркового переходу при різних температурах 1.Мета: Вивчення властивостей електронно-діркового переходу шляхом зняття його вольт-амперних характеристик при різних температурах. 2.Схема макета:
2.1.Вимірювальні прилади: Вольтметр /V1/ - 30 В., клас точності 1,5; Вольтметр /V2/ - Ц4200, 15 В., клас точності 2,5; Міліамперметр /мА/ - М42100, 5 мА., клас точності 1,5; Мікроамперметр /µА/ - М494, 100 мкА., клас точності 1,5. 3.Теоретичні основи: 3.1. Формування електронно-діркового переходу Електричний перехід між двома частинами напівпровідника одна з яких має електропровідність типу р, а інша – типу n, називається електронно-дірковими, або p-n переходом. Такий перехідний контакт не можна утворити простим дотиком пластин провідностей p і n. Поверхня напівпровідників навіть при ідеальній технології очищення містить багато домішок, забруднень, порушень кристалічної структури. Електронно-дірковий перехід отримують дифузією або вплавленням відповідних домішок у пластини монокристала напівпровідника. На рис.1 показано утворення p-n переходу. Розглянемо явища, які виникають при електричному контакті між напівпровідниковими пластинами р та n типів з однаковою концентрацією домішок. У напівпровіднику n-типу основними рухомими носіями електричного заряду є електрони, а в напівпровіднику р-типу – дірки. Р X0 n а) - електрони - дірки - іони донорів - іони акцепторів Δl Евн Ex б) X  Δl φ в) X φк XP X0 Xn Рис.1. Утворення електричного поля і контактної різниці потенціалів в p-n переході: а) розпреділення ектричних зарядів; б) розпреділення напруженості електричного поля Евн; в) потенціальна діаграма. Внаслідок того, що концентрація електронів в n-області більша ніж в р-області, а концентрація дірок в р-області вища ніж в n-області, на границі цих областей виникає градієнт концентрації носіїв заряду. За рахунок градієнту концентрації носіїв виникає взаємна дифузія (дифузійний струм ідиф) електронів із n-області у р-область (вони заповнюють вільні ковалентні зв’язки), а дірок у протилежному напрямі. Внаслідок цього у приконтактній зоні напівпровідника р-типу з'являється не скомпенсований негативний заряд іонів акцепторної домішки, а в приконтактній області n-типу виникає нескоскомпенсований додатній заряд іонів донорної домішки. Між цими зарядами виникає внутрішнє електричне поле з напруженістю Евн. Це поле являється гальмівним для основних носіїв заряду і прискорюючим для неосновних носіїв заряду, внаслідок цього виникає дрейфова складова струму ідр (протилежна дифузійній складовій ідиф). Внаслідок відходу дірок з приконтактної області р-типу та електронів з приконтактної області n-типу на цих ділянках створюється збіднений на рухомі носії заряду шар, який називають запірним шаром. Товщина запірного шару Δl залежить від концентрації носіїв електричного струму і приблизно дорівнює 10-4 - 10-5 см. Густина повного струму через p-n перехід визначається сумою дифузійних і дрейфових складових густин струмів, які за відсутності зовнішньої напруги однакові. Напрям струмів дрейфу протилежний струмам дифузій. Тому в стані термодинамічної рівноваги при незмінній температурі й відсутності...