Дослідження електричного струму в напівпровідниках

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Тернопільський національний технічний університет ім. І.Пулюя Кафедра комп’ютерних систем та мереж Звіт до лабораторної роботи № 2

на тему «Дослідження електричного струму в напівпровідниках»

з дисципліни «Фізична електроніка та мікроелектроніка»

Перевірив:

Осухівська Галина Михайлівна Тернопіль 2011

Мета роботи: дослідити зонну структуру напівпровідників, вивчити електричний струм в напівпровідникових діодах, набути навиків при знятті вольт-амперної характеристики діодів в пропускному та в запірному напрямах.

Короткі теоретичні відомості

напівпровідник електричний струм діод

Напівпровідниками вважають речовини, питомій опір яких має проміжне значення між питомим опором металів і діелектриків. Таке означення напівпровідників не є вичерпним, оскільки є речовини з проміжним значенням питомого опору, але які не є напівпровідниками. Деякі напівпровідники є такими ж добрими провідниками струму, як і метали. Напівпровідники відрізняються від інших речовин деякими властивостями, і значення їх питомого опору не є головним серед них.

Основними властивостями напівпровідників є:

· Електропровідність і концентрація носіїв струму суттєво залежать від зовнішніх впливів;

· Підвищення температури сприяє підвищенню електропровідності напівпровідників.

Валентна зона — це сукупність значень енергії електронів, які здійснюють ковалентні зв’язки.

Зона провідності - це зона, для якої не всі рівні зайняті електронами.

З підвищенням температури речовини зростає енергія теплових коливань і зростає кількість електронів, які дістають достатню для відщеплення від атомів енергію. В таких речовинах концентрація електронів провідності навіть при кімнатній температурі може бути значною і сильно зростає з підвищенням температури.

Отже, основною відмінністю металів від напівпровідників є те, що в металах практично всі валентні електрони є вільними, а в напівпровідниках — зв’язаними. Енергія зв’язку їх з атомами невелика, так що за рахунок теплових коливань іонів решітки частина електронів із зв’язаного стану може переходити у вільний.

У зовнішньому електричному полі електрони провідності рухаються проти напруженості поля, а дірки — в напрямі напруженості. В результаті електричний струм забезпечується рухом як електронів провідності, так і дірок. Прийнято розрізняти ці струми, називаючи їх відповідно електронним і дірковим, а електропровідність, обумовлену переміщенням дірок, називають дірковою провідністю.

Введенням в чистий напівпровідник певних домішок дістають домішкову провідність пабо p-типу. Домішкова провідність n-типу виникає внаслідок заміщення частини атомів чистого напівпровідника домішковими атомами з вищою валентністю при цьому зайвий валентний електрон домішкового атома не бере участі в ковалентних зв’язках і стає вільним електроном провідності.

Домішкова провідність p-типу виникає при заміщенні частини атомів напівпровідника атомами домішок з нижчою валентністю. При цьому електрон, якого не вистачає для створення ковалентного зв’язку, захоплюється із сусіднього зв’язку між атомами чистого напівпровідника, на місці якого і виникає дірка.

Хід роботи

1. Схема електричного кола:

· характеристика діода в пропускному напрямі:

2. Схема електричного кола:

· характеристика діода в запірному напрямі:

Графік отриманої ВАХ діода в пропускному і запірному напрямках:

Висновок: на даній лабораторній роботі я дослідив зонну структуру напівпровідників, вивчив електричний струм в напівпровідникових діодах, набув навиків при знятті вольт-амперної характеристики діодів в пропускному та в запірному напрямах.