1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 43 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПИРАЮЩЕГО СЛОЯ p-n-ПЕРЕХОДА И КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСИ В ОБЛАСТИ ЛАВИННОГО ПРОБОЯ. Выполнил студент гр.____________ Проверил _________ Ф.И.О____________________________ дата____________ Цель работы: Ознакомление с работой диода, изучение механизма лавинного пробоя p-n-перехода, определение ширины запирающего слоя и концентрации примеси. Сравнение вольтамперных характеристик обычного диода и стабилитрона. Описание установки Принципиальная электрическая схема установки показана на рис.1. Входное напряжение U1 подается на последовательно соединенные балластное сопротивление Rб и полупроводниковый диод. Напряжение на диоде измеряется вольтметром V2. Входное напряжение U1 U б U 2 . В области лавинного пробоя напряжение на диоде остается постоянным и равным U пр . Электрический ток, текущий через диод, определяется по U U2 I 1 формуле . Rб Рис.1. Схема установки Величина балластного сопротивления Rб приведена в описании установки. Если вместо стабилитрона включить обычный диод, то принципиальное отличие его вольтамперной характеристики будет заключаться в том, что не будет области пробоя. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться со схемой установки. 2. Ручку потенциометра R повернуть против часовой стрелки до упора. 3. Включить установку в сеть. 4. Замкнуть цепь ключом S. 5. Меняя входное напряжение от 0 до максимально возможного через равные интервалы, снять зависимость U 2 f U1 для стабилитрона и для диода с прямым и обратным подключением. Данные занести в таблицу. Rб = ....... Ом стабилитрон U1 , В U2 , В диод, прямое включение диод, обратное включение I, mA U1 , В U2 , В I, mA U1 , В U2 , В I, mA 6. Выключить установку. 7. Определить значение тока, протекающего через диод, для каждого значения напряжения U1 . 2 8. Построить графики зависимостей I f U 2 для стабилитрона и диода. 9. По графику I f U 2 для стабилитрона определить значение напряжения пробоя U пр =............. В. 10. Рассчитать ширину запирающего слоя p-n-перехода стабилитрона по формуле 2U пр b ln 2aU пр b =............ м. 11. Вычислить концентрацию носителей заряда по формуле n 20U пр e 2 =............ м–3. 12 – относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника (кремния); 0 8,85 1012 Ф/м – электрическая постоянная; e 1,6 1019 Кл – заряд электрона; a 9 107 м 1 ; b 1,8 108 Вм 1 – постоянные, полученные из эксперимента. где Контрольные вопросы 1.Как отразится на зонной структуре введение донорной, акцепторной примесей? 2.Где лежит уровень Ферми в собственных и примесных полупроводниках? 3.Как образуется запирающий слой p-n-перехода? 4.Как изменится потенциальный барьер при прямом и обратном включениях p-n-перехода? 5.Каков механизм лавинного пробоя? 6.Какое применение находит явление лавинного пробоя? Литература Савельев И.В. Курс общей физики. - 2-е изд. - М.: Наука, 1982, т.3. стр. 203-206, 223-226.