Лаб.43 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПИРАЮЩЕГО СЛОЯ p

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
20U пр
e
2
=............ м–3.
  12 – относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника (кремния);
0  8,85  1012 Ф/м – электрическая постоянная; e  1,6 1019 Кл – заряд электрона;
a  9  107 м 1 ; b  1,8  108 Вм 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.