Исследование электронно-дырочного перехода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Башкирский государственный  университет

Физико-технический институт

Лаборатория «Физические  основы электроники»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4

 

«Исследование электронно-дырочного перехода»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составила:

студентка 2 курса

ИТСС1

Салимьянова Г.Г.

 

Проверил:

доц., к.ф.–м.н. Гарифуллин Н.М.

 

 

 

 

 

 

                                                         Уфа 2012

          ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

 

Тема: Исследование электронно-дырочного перехода

 

Цель  работы: Изучение свойств электронно-дырочных переходов, исследование вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов на основе германия и кремния и их выпрямительных свойств. Определение параметров электронно-дырочных переходов.

 

 

 

 

Диоды: Д226Б, Д7Ж.

 

№	Диоды	Uпр., при Iпр.; {Uпр.ср.} при {Iпр.ср.}			Iобр {Iобр.ср} при Uобр.макс. мкА	Предельные режимы			fмакс кГц	Тип диода по мощности
		В	мА			Uобр.макс. В	Iпр.ср.макс мА
1	Д226Б 8801	{1}		{300}	{100}	{400}		{300}	1	Диод малой мощности
2	Д7Ж III 61	{0.5}		{300}	{100}	{400}		{300}	2	Диод малой мощности

Табл. 1. Паспортные данные диодов

 

 

 

                                                                Рис. 1. Схема для снятия ВАХ полупроводникового

диода при прямом включении

 

 

 

 

 

I=f(V) для Д226Б при V>0:

 

I, мA	0	0,02	0,05	0,07	0,09	0,2	0,5	0,7	0,9
V, В	0	0,417	0,455	0,468	0,478	0,514	0,557	0,574	0,585

 

2	5	7	9	20	50	70	90
0,621	0,664	0,681	0,691	0,734	0,786	0,801	0,818

Табл. 2. Результаты измерений  ВАХ полупроводникового

диода Д226Б при прямом включении

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. ВАХ полупроводникового

диода Д226Б при прямом включении

 

Дифференциального сопротивления определяется выражением , откуда, , U_пор≥0,65 В.

 

I=f(V) для Д7Ж при V>0:

I, мA	0	0,01	0,02	0,03	0,04	0,2	0,5	1	2
V, В	0	0,09	0,018	0,025	0,03	0.075	0,115	0,138	0,158

 

5	9	20	70	90
0,193	0,23	0,263	0,304	0,32

Табл. 3. Результаты измерений ВАХ полупроводникового

диода Д7Ж при прямом включении

 

 

 

 

 

Рис. 3. ВАХ полупроводникового

диода Д7Ж при прямом включении

 

Дифференциального сопротивления  определяется выражением , откуда,            , U_пор≥0,26 В.

 

2.

 

 

Рис. 4. Схема для снятия ВАХ полупроводникового

диода при обратном включении

 

 

I=f(V) для Д226Б при V<0:

I, мA	0	0	0	0	0	0	0	0
V, В	0	0,27	0,46	0,67	0,91	1,47	1,96	2,23

 

0	0	0	0	0	0	0	0	0
2,47	2,9	3,3	3,81	4,32	5,01	5,1	5,23	5,58

Табл.4. Результаты измерений ВАХ полупроводникового

диода Д226Б при обратном включении

 

Диод Д226Б при обратном включении не пропускает ток.

 

I=f(V) для Д7Ж при V<0:

I,мA	0		-0,01	-0,011		-0,013	-0,016	0,018	-0,021	-0,022	-0,024
V, В	0		-0.035	-0.040		-0,055	-0,087	-0,249	-0,31	-0,39	-8
-0,025		-0,026
-12		-21

 

Табл. 5. Результаты измерений ВАХ полупроводникового

диода Д7Ж при обратном включении

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. ВАХ полупроводникового

диода Д7Ж при обратном включении

 

Дифференциального сопротивления определяется выражением , откуда,

                                               Рис.6. Схема однополупериодного выпрямителя

 

 

 

 

 

 

Осциллограммы:

                                                                                                                                  

                                                                                
 

 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

 

Вывод. В этой лабораторной работе (№4), я изучила свойства электронно-дырочных переходов, исследовала вольтамперные характеристики и выпрямительные свойства двух диодов: Д226Б, Д7Ж и сфотографировал  осциллограммы подводимые на диоде на нагрузке.

   Сняла  ВАХ-ки диодов при прямом включении для этого собрала схему, указанную на рис.1, результаты измерений внесла в таблицу. Используя полученные данные, построила графики.

   На основе полученных данных по графику определила значения малого приращения тока ΔI и соответствующего ему напряжения ΔU, по формуле нашла значения дифференциального сопротивления для диодов:

• для диода Д226Б:
• для диода Д7Ж:.

   2. Сняла ВАХ-ки при обратном включении, для этого собрала схему, которая указана на рис.4, результаты измерений внесла в таблицу. Используя полученные данные, построила график.

   дифференциальное сопротивление для одного диода:

• при исследовании диода Д226Б выяснилось что он не пропускает ток в обратном направлении.
• для диода Д7Ж:

При прямом напряжении дифференциальное сопротивление мало и убывает с ростом напряжения, при обратном напряжении дифференциальное сопротивление очень велико.

При прямом включении (U>0) ток через p-n – переход растет по экспоненциальному закону с ростом напряжения. При обратном смещении (U<0) ток стремится к току насыщения, который очень мал. Таким образом, p-n – переход, как и переход металл-полупроводник, характеризуется односторонней проводимостью.  

   Величина прямого напряжения, при которой начинает протекать значительный прямой ток, называется пороговым U_пор. По графикам я определила пороговое напряжение диодов:

• для диода Д226Б: U_пор≥0,65 В (кремниевый диод);
• для диода Д7Ж: U_пор≥ 0,26 В (германиевый диод).

Как видно из графиков пороговое напряжение кремниевого p-n – перехода больше, чем германиевого. Это обусловлено большей шириной запрещенной зоны кремния, чем германия.

   3. Собрав схему однополупериодного выпрямителя, которая указана на рис.6, при различных значениях частоты, сняла осциллограммы:

1. подводимого переменного напряжения U(t);
2. напряжения на диоде U_D(t);
3. напряжения на нагрузке U_R(t).

Из полученных осциллограмм видно, что при низкой частоте ток  через p-n – переход протекает только в течение положительных полупериодов. При очень высоких частотах, осциллограммы напряжения на нагрузке и на диоде видны с некоторыми выбросами. Это следствие того, что при высоких частотах заряд дырок, введенных в базу за положительный полупериод, выводится полностью в течение отрицательного полупериода, что подтверждает ухудшение выпрямительные свойства диода с ростом частоты.