Описание лабораторной установки. Схема установки приведена на рис.4

Схема установки приведена на рис.4.

В качестве источника питания использован выпрямительный блок ВБ,. Напряжение регулируется перемещением движка потенциометра R. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики снимается с помощью миллиамперметра A₁ и милливольтметра V₁ на p-n-переходе диодаVD₁. Для снятия обратной ветви используется микроамперметрA₂, вольтметр V₂ и диод VD₂. Диоды VD₁ и VD₂ имеют идентичные параметры (два прибора использованы для упрощения схемы).

П

Рис.4. Электрическая схема установки

Для того, чтобы исследовать влияние температуры на свойства диода, необходимо осуществить подогрев одного из диодов (в данном случае, диода VD₂). В качестве нагревателя Н использован резистор ПЭВ-75. Диод VD₂ и измерительная часть термометра размещены внутри нагревателя, который включается в сеть 220 В.

Переключатель П предназначен для подключения источника питания либо к схеме для снятия прямых характеристик (положение «Пр.»), лиюо к схеме для снятия обратных характеристик (положение «Обр.»).

Порядок выполнения работы

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

Собрать схему измерений (рис.4). Перед началом нагреватель Н - должен быть выключен. Переключатель П поставить в положение «Пр.» При снятии прямой ветви рекомендуется задавать значение прямого тока через 5 мА, измеряя при этом значение прямого напряжения. Для снятия обратной ветви переключатель П следует поставить в положение «Обр.» Увеличивая обратные напряжения от 0 до 5 В сначала через 0,1 В, а затем через 0,5 В, измерить значения обратного тока.

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1. Вольт-амперная характеристика при t = …..°С

№ п/п	, мА	, В	, Ом	, В	, мкА	, кОм
…	…	…	…	…	…	…

Измерение температурной зависимости обратного тока p-n-перехода

Переключатель находится в положении «Обр.» Установить постоянное значение обратного напряжения в пределах 3-10 В. Измерить обратный ток при изменении температуры через 2°С до 45-50°С. Обратное напряжение при этом должно оставаться постоянным.

Таблица 2. Температурная зависимость обратного тока при Uобр=…В

, °С
, мкА

Обработка результатов

1. Построить вольт-амперную характеристику p-n-перехода при комнатной температуре . Масштабы по осям для прямой и обратной ветвей взять разными.

2. В каждой точке вольт-амперной характеристики определить статическое сопротивление R = U/I. Построить вольт-омные характеристики R .= f(U) p-n-перехода, откладывая, по оси ординат и в разных масштабах.

3. Построить температурную зависимость обратного тока, т.е. I_обр .= f(t)/

Требования к отчёту

Отчёт должен содержать:

1. Перечень электроизмерительных приборов с характеристиками.

2. Схему измерений.

3. Результаты измерений и расчётов в виде трёх графиков , , и таблиц.

6. Контрольные вопросы

1. Какие материалы относятся к полупроводникам?

2. Почему введение примесей влияет на электропроводность полупроводников?

3. Как получить полупроводник с электронным типом электропроводности? С дырочным?

4. Какое включение p-n-перехода называют прямым? Обратным?

5. Какие заряды создают электрическое поле в области p-n-перехода?

6. В p-n-переходе существует электрическое поле. Почему же при отсутствии внешнего источника не идёт ток?

7. Почему сопротивление p-n-перехода, включённого в прямом направлении намного меньше сопротивления того же перехода, включённого в обратном направлении?

8. Выделите из общей схемы установки (рис.4) схемы для снятия прямой и обратной ветвей вольт-амперной характеристики отдельно. Чем объясняется изменение точек подключения амперметра и вольтметра при снятии прямого и обратного токов?

9. Как влияет температура на величину тока насыщения? Как меняется сопротивление p-n-перехода при увеличении температуры?

Литература

1. Савельев И.В. Курс физики М.:Наука, 1998-99 г. В 5 томах

2. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – СПб, изд-во”Лань”, 2009. -456 с.

3. Агеева О.С., Строганова Т.Н., Чемезова К.С. Элементы квантовой механики и физики твердого тела: электронное учебное пособие, Тюмень, ТюмГНГУ, 2009