Исследование полупроводникового диода

[pic 1]                                            Лабораторная работа №1.
                        Исследование полупроводникового диода. 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы полупроводниковых диодов.
2. Приобрести практические навыки в снятии вольтамперной характеристики кремневого и германиевого диодов.
3. Определить статическое и дифференциальное сопротивления исследуемых диодов.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

   Широко распространённым элементом электрических цепей являются полупроводниковые диоды.

   Диодами называются полупроводниковые приборы, имеющий один р-н переход и два вывода (электрода). Структура и схематическое обозначение диода показано на рис. 10.1. Р-область представлена стрелкой, а n-часть – чертой. Вывод от n-области обозначается квадратом, а вывод от p-области –анодом.

                                                   p-n переход[pic 2]

       Анод                                                                                       Катод            А                      К[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]

         А              [pic 23]

                                     р                п                                   К

                                           а)                                                                 б)

              Рис. 10.1. Стриктура (а) и схематическое обозначение (б) диода.       

    Диод образован соединением двух полупроводников p- и n- типа.

В месте контакта этих материалов образуется p-n переход, который определяет свойства диода. Ширина p-n перехода очень мала, от 1 до 50 мкм.

    Так концентрация электронов в n-области больше, чем в p-области, электроны диффундируют из n-области в p-область. Аналогичным образом дырки диффундируют из p-области в n-область. По мере диффузии пограничный слой p-области объединяется дырками и в нём возникает отрицательный объёмный заряд ионизированных атомов акцепторной примеси. Пограничный слой n-области объединяется электронами, и в нём возникает положительный объёмный разряд за счёт ионизированных атомов доноров.

   Область p-n перехода, имеющие пониженную концентрацию основных носителей зарядов, называют запирающим слоем или обеденным слоем. За счёт положительного объёмного заряда в пограничном слое n-области электрический потенциал этой области становится выше, чем потенциал p-области.                                                                                                        

   Между n- и p-области возникает разность потенциалов, которая называется контактной.

   Поскольку электрическое поле p-n перехода препятствует диффузии основных носителей в соседнюю область, то считают, что между p- и n- областями установился потенциальный барьер.

   Потенциальный барьер довольно мал, его величина составляет несколько десятых долей вольта. Типичные значения потенциального барьера -0,3 вольта для p-n перехода в германии, и 0,7 вольта для p-n перехода в кремнии. Потенциальный барьер появляется, когда к p-n переходу прикладывается внешнее напряжение.

   При прямом включении p-n перехода (рис. 10.2, а), когда «+» источник питания подается на область р, а ”-” – на область n, потенциальный барьер уменьшается. Вследствие этого диффузия основных носителей через p-n переход значительно облегчается и во внешней цепи возникает ток. Такой ток называют током прямого направления или прямым током, а переход считают смещенным в прямом направлении.