Обработка результатов. Оформление экспериментальных данных и

Оформление экспериментальных данных и

Порядок проведения эксперимента

Порядок работы с прибором

Перед включением прибора необходимо:

1. Тумблер "измерение"-"калибр" установить в положение "калибр".

2. Ручки потенциометров "установка U_смещ" установить в крайнее левое положение.

3. Ручки потенциометров "калибр"-"плавно", "грубо" также установить в крайнее левое положение.

4. Установить исследуемый полупроводниковый прибор в измерительную цепь. Для этого необходимо снять колпачок с надписью С_х и, соблюдая полярность, подключить исследуемый прибор к клеммам "+", "-", помня, что p-n-переход должен быть смещен в обратном направлении.

5. Тумблером "сеть" включают прибор и после двухминутного прогрева он готов к работе.

6. Переключатель "частоты" устанавливают на необходимую частоту.

7.Переключатель "калибровка" С_х ставится в положение требуемого диапазона измерения емкости. Ручками потенциометров "калибровка" "грубо", "плавно" устанавливают стрелку прибора С_х на последнее деление шкалы.

8. Ручкой потенциометра установки "0" вольтметра устанавливают стрелку прибора вольтметра на нулевое деление, предварительно выбрав необходимый предел измерения вольтметра.

9.Ручками потенциометров "установка U_смещ" задают необходимое напряжение смещения.

10.Тумблер "калибр" - "измерение" ставят в положение "изме­рение" и производят отсчет емкости по шкале прибора "С_х".

1.Ознакомиться со схемой измерительной установки и порядком работы.

2. Получить у преподавателя полупроводниковые приборы: диоды типа Д7 и Д223, транзисторы типа МП15.

3. Провести измерение барьерной емкости p-n-переходов при изменении обратного смещения от 2 до 20 В.

4. Результаты всех измерений представить в виде таблицы (см. приложение, табл. 5.1).

1.Построить зависимость lg C = f(lg U) по данным эксперимента для каждой серии измерений. Определить тангенс угла наклона для каждого графика.

2. Построить по экспериментальным данным для тех приборов, у которых в п. 1 тангенс угла наклона равен 1/2, зависимость C^-2 = f(U), а для приборов с тангенсом угла наклона 1/3 - зависимость C^-3 = f(U).

3.Определить из построенных в п. 2 графиков контактную разность потенциалов j_x. Сравнить полученную величину с теоретической (см. приложение).

4.Определить по наклону зависимостей C^-2=f(U) и C^-3=f(U), построенных в п. 2, концентрацию легирующей примеси в слаболегированной области р⁺ - n-перехода или градиент концентрации. Величина диаметра контакта для расчета площади p-n-перехода дается в табл. 5.2. (см. приложение).

5.Оценить величину максвелловского времени релаксации для исследуемых переходов.

Приложение

При оформлении лабораторной работы рекомендуется представить все расчеты в виде таблиц:

Таблица 5.1

U, B	lg U	C, пф	lg C			примечание

Таблица 5.2

Данные	Тип прибора
Д7	Д22	МП20	П105
Диаметр p-n- перехода, мм	1,0	0,3	0,8	0,7
Марка материала базы	ГЭС26/1,5	КЭФ7,5/5,0	ГЭС3/07	КЭФ4/0,5

Примечания

1. Марка материала ГЭС 26/1,5 означает: германий электронный, легированный сурьмой с удельным сопротивлением r = 26 Ом.см, диффузионная длина дырок L_p = 1,5 мм (КЭФ - кремний электронный, легированный фосфором).

2. При расчете j_к использовать формулу и считать, что концентрация акцепторов в р⁺ области составляет 10¹⁹ см^-3.

Контрольные вопросы:

1. Чем обусловлено наличие емкости p-n-перехода?

2. В каком смысле можно представить себе емкость p-n-перехода как емкость плоского конденсатора?

3. Почему емкость p-n-перехода является функцией приложенного напряжения?

4. В чем состоит различие между барьерной и диффузионной емкостью p-n-перехода?

5. Какие методы могут быть использованы для измерения емкости p-n-переходов?

6. В чем заключается метод измерения емкости с помощью емкостно-омического делителя?

7. Какие сведения о структуре запирающего слоя могут быть получены из измерения зависимости емкости p-n-перехода от напряжения?

Литература

1. Ю.А. Байков, В.М. Кузнецов “Физика конденсированного состояния” М, Бином, 2011.

2. Г.И. Епифанов “Физика твёрдого тела” СП. б. Лань. 2009.

3. В.Л. Матухин, В.Л. Ермаков “ Физика твёрдого тела ” СП. б. Лань. 2009

4. В.В. Пасынков, Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. М., ВШ, 2014

Приложение 1. Параметры германия, кремния и арсенида галлия

Параметр	Ge	Si	GaAs
Плотность, г/см^3.	5.32	2.33	5.32
Атомная масса	72.60	28.1	144.6
Плотность атомов, см^-3.	4.4*10^22	5*10^22	2.2*10^22
Относительная диэлектрическая проницаемость
Ширина запрещенной зоны,эВ при Т=0К при Т=300К	0.785 0.72	1.21 1.12	1.52 1.43
Эффективная масса m^*/m0   Электронов   дырок	0.12	0.26	0.068
0.28	0.49	0.12
Подвижность электронов, см^2/(В с).
Подвижность дырок, см^2/(В с).
Собственная концентрация носителей ni (Т=300К), см^-3.	2.5*10^13	1.4*10^10	1.3*10^7
Электрическое поле пробоя Екр,кВ/см
Собственное удельное сопро- тивление Ом см (при Т=300К)		2*10^5	5*10^6
Коэффициент диффузии электро- нов, см^2/с.			212.5
Коэффициент диффузии дырок, см^2/с.
Коэффициент теплопроводности , Вт/(К см).	0.64	1.45	0.46
Дрейфовая скорость насыщения, см/c электронов Дырок	6*10^6 6*10^6	10^7 8*10^6	10^7 -----
Эффективная плотность состояний, см^-3. Nc (T=300К) Nv (T=300К)	1.04*10^19 6.1*10^18	2.8*10^19 1.02*10^19	4.4*10^17 8.6*10^18

Приложение 2. Фундаментальные физические постоянные

Масса покоя электрона m₀=9.1*10^-31 кг

Заряд электрона e= 1.6*10^-19 Кл

Магнитная проницаемость

вакуума m₀=4p*10^-7Гн/м

Диэлектрическая проницаемость

свободного пространства e₀=1/ m₀*c²=8.85*10^-14 Ф/см

Скорость света в вакууме с=2.99*10¹⁰ см/с

Постоянная Планка h=6.62*10^-34 Дж с= 4.14*10^-15эВ с

Постоянная (число) Авогадро N_АВ=6.02*10²³ 1/моль

Универсальная газовая

постоянная R=8.31 Дж/ (моль К)

Постоянная Больцмана k= R/N_AВ= 1.38*10^-23 Дж/к=8.6*10^-5 эВ/к

Постоянная Стефана-

Больцмана s=5.67*10^-8 Вт/(м²*К⁴)

1эВ=1.6*10^-19 Дж, 1 Ом*см= 10⁴Ом*мм²/м

Дата добавления: 2014-11-20