Типовая зависимость коэффициента выпрямления p-n-перехода от ширины запрещенной зоны (типа материала) приведена на рисунке 4.

Рис.4

6. Литература:

1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб.пособие для вузов.2-е изд., перераб. и доп. М: Лаб. баз. зн. 2001

2. Жеребцов И.П. Основы электроники.- 5-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатом-издат. 1989.

4. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. М.: Академия, 2004.

5. С. Зи Физика полупроводниковых приборов, ч1 М.: Мир, 1984.

6. Викулин И.М., Стафеев И.М. Физика полупроводниковых приборов М.: Сов. радио, 1980.

7. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники М.: Сов. радио, 1971.

8. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые прибороы: Учебник для вузов.– 3-е изд., перераб. и доп. М: Высш. школа, 1981

7. Контрольные вопросы:

1. Каким выражением описывается ВАХ p-n-перехода.

2. В чем проявляются вентильные свойства p-n-перехода.

3. Как зависит вид ВАХ p-n-перехода от типа материала.

4. Какие параметры материала определяют вид ВАХ p-n-перехода.

5. Какова зависимость электросопротивления p-n -перехода от температуры.

6. Какова зависимость электросопротивления p-n -перехода от ширины запрещенной зоны материала.

7. Какова зависимость коэффициента выпрямления p-n -перехода от ширины запрещенной зоны материала.

8. Методические рекомендации по проведению исследований:

8.1 Используя выражение (1) выполнить расчет и построить графики в Mathcad, Excel ВАХ для Ge, Si и AsGa при температурах [t=-20 ^oC; T=253K] [t=18^oC; T=291K] [t=80^oC; T=353K]

8.2. Исследование в Electronics Workbench

8.2.1. Снятие прямой ветви ВАХ p-n-перехода

1). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diodes», открыть папку «Si_253oK_вар», загрузить файл «Si_253oK_прям_№(1 )». Номер варианта уточнить у преподавателя.

2). При запросе, рис.5, «наступите» мышкой на клавишу «Use circuit model».

Рис.5

На экране монитора появится схема.

Рис.6

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

3). Установить значение ЭДС источника равным 1, 2· U^* В. Активировать схему. Снять показания амперметра, занести данные в таблицу №2.

Табл.№2

4). Постепенно, с произвольным шагом, снижая напряжение источника ЭДС, производить измерение тока p-n-перехода с последующей записью его величины в таблицу №2. Измерения производить (не менее 8 раз) до достижения тока порядка 0, 5 мА.

5). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diodes», открыть папку «Si_291oK_вар», загрузить файл «Si_291oK_прям_№(1 )».

6). Номер варианта уточнить у преподавателя. При запросе, рис.7, «наступите» мышкой на клавишу «Нет».

Рис.7

При запросе, рис.5, «наступите» мышкой на клавишу «Use circuit model».

7). На экране монитора появится схема.

Рис.8

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

8). Выполнить требования пунктов 3), 4).

9). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diodes», открыть папку «Si_353oK_вар», загрузить файл «Si_353oK_прям_№(1 )».

10). Выполнить требования пункта 6).

11). На экране монитора появится схема.

Рис.9

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

12). Выполнить требования пунктов 3), 4).

8.2.2. Снятие обратной ветви ВАХ p-n-перехода

1). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diods», открыть папку «Si_253oK_вар», загрузить файл «Si_253oK_обрат». При запросе, рис.5, «наступите» мышкой на клавишу «Use circuit model». На экране монитора появится схема.

Рис.10.

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

2). Произвести измерение тока диода (с произвольным шагом) в интервале [0÷ 1, 2· U^* ] (не менее 5 измерений). Результаты измерений занести в таблицу №3.

Табл.№3

3). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diods», открыть папку «Si_291oK_вар», загрузить файл «Si_291oK_обрат». При запросе, рис.7, «наступите» мышкой на клавишу «Нет». При запросе, рис.5, «наступите» мышкой на клавишу «Use circuit model». На экране монитора появится схема.

Рис.11

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

4). Выполнить указания пункта 2).

5). Из среды программирования Workbench 5.12, войти в каталог «Diods», открыть папку «Si_353oK_вар», загрузить файл «Si_353oK_обрат». При запросе, рис.7, «наступите» мышкой на клавишу «Нет». При запросе, рис.5, «наступите» мышкой на клавишу «Use circuit model». На экране монитора появится схема.

Рис.12

Схема содержит: источник ЭДС, амперметр, полупроводниковый диод на основе Si.

6). Выполнить указания пункта 2).

8.2.3. Анализ ВАХ и расчет параметров p-n-перехода

1). По полученным данным, табл.2, постройте графики функций: , подобные рис.1.

2). Руководствуясь выражениями (2), (3) и ВАХ, для всех температур, рассчитайте:

- статическое сопротивление (сопротивление p-n -перехода постоянному току);

- дифференциальное сопротивление (сопротивление p-n -перехода переменному току).

Данные, используемые в ходе расчетов, показать на ВАХ, результаты расчетов занести в таблицу №2.

3). Руководствуясь выражением (1), (4) и данными таблицы №1, рассчитайте коэффициент выпрямления p-n -перехода (при U = ±1, 2· U^* B) для Ge, Si, AsGa при t=18^oC; T=291^oK. Результаты вычислений занести в таблицу №3.

Табл.№3

Материал	, эВ	U* , В	Iпр, мА	Rпр, Ом	Iобр, мкА	Rобр, МОм	Кв
Ge
Si
AsGa

4). По данным таблицы №2 постройте графики функций , подобные рис.2.

5). По данным таблицы №3 постройте графики функций: , подобные рис.3; подобный рис.4.

6). Сделайте выводы:

- о температурной зависимости электросопротивления p-n -перехода;

- о зависимости электросопротивления p-n -перехода от ширины запрещенной зоны (типа материала);

- о зависимости вентильных свойствах р-n -перехода (коэффициента выпрямления) от типа материала (ширины запрещенной зоны).

9. Содержание отчета:

в отчете должны быть отражены название, цель лабораторной работы, пункты исследований, таблицы с экспериментальными и расчетными данными, графики, необходимые математические выражения, выводы по работе.