Короткі теоретичні відомості. Дослідження явища односторонньої провідності різних напівпровідниківМета

Тема

Дослідження явища односторонньої провідності різних напівпровідників Мета

Вивчити явище односторонньої провідності у напівпровідників. Придбання навичок для роботи з вимірювальними приладами.

Короткі теоретичні відомості

Речовини розрізняють по їх здатності проводити електричний струм. Ця здатність, у свою чергу, характеризується величиною питомого опору чи питомою електричною провідністю . Напівпровідники займають проміжне положення між провідниками і діелектриками по питомій провідності, яка коливається від 10^-9 до 10⁵ см/м.

Електропровідність напівпровідників в значній мірі залежить від зовнішніх енергетичних дій, а також від різних домішок, іноді в мізерних кількостях.

Наявність у напівпровідників двох типів електропровідності - електронної n і електронно-діркової р дозволяє отримати напівпровідникові вироби з р-n переходом. Сюди відносяться різні типи як потужних, так і малопотужних підсилювачів, генераторів.

Подальший розвиток електроніки твердого тіла дозволяє перейти від дискретних напівпровідникових приладів до утворення цілих функціональних елементів в одному кристалі. Цей напрям називається мікроелектронікою.

За допомогою енергетичних діаграм цієї теорії твердого тіла можна судити про матеріал, який відноситься до провідників, діелектриків або напівпровідників. В перших заборонена зона зливається з вільною зоною, вільні електрони легко переходять з однієї зони в іншу навіть при слабких напругах електричного поля. У діелектриках заборонена зона велика і електронна провідність відсутня. У напівпровідників заборонена зона вужча і електрон її долає при зовнішніх енергетичних діях.

Для більшості напівпровідникових приладів використовуються домішкові напівпровідники. Тому в практиці важливе значення мають також напівпровідникові матеріали, у яких велика заборонена зона. У робочому інтервалі температур постачальниками вільних носіїв заряду виступають домішки, які є сторонніми атомами.

3. Прилади і приладдя.

Для дослідження явища односторонньої провідності різних напівпровідників використовуються макет з набором напівпровідникових діодів і з опором навантаження R=1кОм; джерело постійного струму з плавним регулюванням напруги від 0В до 100В, при струмі споживання до 100 мА; вольтметр V₁ постійного струму з межами виміру напруги від 0 до 100 В; вольтметр V₂ постійного струму з межами виміру напруги від 0 до 30 В, клас вольтметрів не гірше 2, 5%.

4. Виконання роботи

1. По черзі для кожного з наявних на макеті діодів, відповідно до рис.1, зібрати схему. Без дужок на рис.1 показана полярність джерела живлення при прямому включенні діода, в дужках полярність при зворотному включенні діода.

Рисунок 1. - Схема

Перевіривши правильність зібраної схеми, вмикаємо схему і знімаємо залежність напруги U від І при прямому включенні діоду, змінюючи U от до В. Результати заносимо в таблиці 1, 2.

Таблиця 1. – Вольт – амперна характеристика при прямому включенні для кремнієвого діоду

Таблиця 2. – Вольт – амперна характеристика при прямому включенні для германієвого діоду

Змінимо полярність джерела живлення і знімемо залежність U від І при зворотньому включенні діодів. Дані запишемо у таблиці 4, 5.

Таблиця 4. – Вольт – амперна характеристика при зворотньому включенні для кремнієвого діоду

Таблиця 5. – Вольт – амперна характеристика при зворотньому включенні для германієвого діоду

Використовуючи отримані виміри для діодів, побудуємо вольт – амперні характеристики.