Изучение некоторых свойств полупроводникового диода (Лабораторная работа № 9), страница 2

     Если полупроводник - и -типа привести  в  контакт,  то  на границе полупроводников возникает при определенных условиях запирающий слой. Контактный  слой  (рис.3) называется   --переходом, через который переходят основные носители  из - и -областей. Благодаря этому в некотором слое -области, примыкающей к границе  раздела,  появится   отрицательный объемный заряд, а в граничном слое -области, возникает положительный объемный заряд. Наличие  объемного заряда в - контакте вызывает появление контактной разности потенциалов, которая будет препятствовать  дальнейшему  переходу основных носителей через контакт.

Переход дырок в -область создает в ней положительный потенциал (  ). Энергия электронов в  ней снижается, а дырок увеличивается. В -области переход электронов создают  в ней отрицательный потенциал, энергия электронов растет, а дырок - снижается. При этом, как следует из диаграммы, через контакт  свободно могут переходить лишь не основные носителя и создавать  ток  не основных носителей .

Рис. 9.3. -- переход в отсутствие внешнего электрического

поля ( - потенциальная энергия носителей).

Основные  носители ( дырки  в -области и электроны в -области) должны преодолевать потенциальный  барьер, т.е. переходить на более высокий  энергетический  уровень.  Такие переходы носят диффузионный характер и дают некоторый ток  основных носителей  , направленный из -области в -область. При установлении динамического равновесия =.  

          Если от внешнего источника тока на n-область подать  отрицательный потенциал, а на  -область - положительный  (рис.9. 4а),  то энергия основных носителей увеличится,  что  означает  уменьшение высоты потенциального барьера.

                                         (а)                                                    (б)

Рис. 9.4. --переход при наличии внешнего электрического поля:

а – прямое включение, б – обратное включение.

( - потенциальная энергия носителей).

Вследствие этого ток основных  носителей увеличивается при сохранении постоянного тока  не основных носителей. Через - контакт будет протекать ток , направленный от -области к -области.  Это  можно  рассматривать как уменьшение сопротивления - перехода при заданном  направлении внешнего поля.

        Если на n-область подать положительный потенциал, а на -область -отрицательный (рис.9. 4б),  то  энергия  основных  носителей уменьшается, что означает повышение потенциального  барьера.  Ток основных носителей сильно падает,  что  можно  рассматривать  как значительное возрастание  сопротивления --перехода.  Следовательно, прикладывая к --переходу переменное по  знаку  напряжение, можно получить токи одного направления. Таким  образом, - переход может выпрямлять переменный  ток.  Полупроводниковые  устройства, работающие на принципе пропускания тока в одном направлении, называются полупроводниковыми диодами.

Зависимость силы тока на выходе такой системы от приложенного напряжения называется вольтамперной характеристикой. Направление тока, соответствующее малому сопротивлению,  называется  прямым. Противоположное направление - обратным.

         Для - -перехода обычно в пластину полупроводника вводят донорную и акцепторную примеси. При этом распределение их по  объему полупроводника осуществляется таким образом, чтобы обе его области с разным типом проводимости граничили друг с другом.

2. Экспериментальная часть.

Упражнение 1. Снятие вольтамперной характеристики

полупроводникового диода.

1. 

Познакомившись с принципом работы полупроводникового диода, собрать схему по рис.9.5. При  этом  потенциометр  должен  быть полностью выведен (нулевое положение).

Рис. 9. 5.

     2. Включить диод в прямом направлении и постепенно  увеличивая напряжение, начиная приблизительно с 0,5 В (с шагом 0,02 В),  записать  показания миллиамперметра. Повторить измерение, уменьшая напряжение до нуля.

     3. Заменить в схеме (рис.9.5) миллиамперметр микроамперметром. С помощью коммутатора включить  диод  в  обратном  направлении  и снять отрицательную ветвь вольтамперной характеристики (увеличивая напряжение до 200 В с шагом 10 В). Данные опыта занести в таблицу 9.1.

                                                 Таблица 9.1

Прямое направление				Обратное направление
, ( В )	(мА)		(мА)	, ( В )	(мкА)		(мкА)