Статистика электронов и дырок в полупроводниках (лабораторная работа), страница 6

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

   Экспериментальная установка схематично изображена на рис.2.1. p-n переход с сопротивлением R подключают к источнику напряжения e и помещают в термостат.

Рис.2.1. Блок-схема экспериментальной установки

 В установке предусмотрена возможность плавного измерения температуры термостата и ее измерения цифровым термометром.

     Ток через р-п переход зависит от приложенного внешнего напряжения следующим образом:

,                                             (2.1)

где  - ток насыщения при обратном включении р-п перехода, , В – константа, зависящая от температуры, А – константа, не зависящая от температуры.

    Эксперимент следует проводить при малых значениях напряжения . В этом случае exp(eU/kT)<<1, и выражение (2.1) можно записать :

.                            (2.2)

Прологорифмировав (2.2), имеем 

.                                         (2.3)

По результатам эксперимента можно построить график зависимости (2.3). Эта зависимость представлена на рис. 2.2.

Рис.2.2. Зависимость логарифма тока от величины обратной

температуре p-n перехода

    Поскольку константа С слабо зависит от температуры при измерениях в небольшом  диапазоне температур, то выражению (2.3) соответствует линейная зависимость (рис.2.2). Измеряя тангенс угла наклона этого графика, можно определить   eDj = E_Fp – E_Fn .                  

Лабораторная установка, выполненная в виде настольного прибора рис.2.3, на лицевой панели которого находятся тумблер 1 «сеть», фотодиод 2 включения сети, тумблер 3 включения термометра, тумблер включения нагревателя 4, переключатель 5 диодов Д1-Д2»,  тумблер 6 переключения «U|I» , табло мультиметра7, табло термометра 8.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включить вилку прибора в сеть.

2. Включить тумблер 1 «сеть». При этом на панели прибора должен загореться красный  фотодиод 2.

3. Включить термометр тумблером 4.

4. Поставить переключатель 5 «Д1-Д2» в положение Д1, соответствующее первому диоду.

5. Меняя напряжение на диоде и измеряя его мультиметром 6, на котором установлен предел 2000т по шкале  DCV, установить напряжение на диоде 0.

6. Переключить мультиметр в положении 2000 по шкале DCA, а тумблер 6 – в положение I, измерить ток через диод. Он должен быть 0.

7. Изменяя напряжение через 0,1 мВ, фиксировать значения тока, как описано в п.п.5-6.

Полученную вольтамперную характеристику занести в таблицу 1. Измерения производить во всем диапазоне изменения напряжения.

Таблица 1

ДИОД 1

U, мВ
I, мА