Исследование вольт – емкостных характеристик полупроводникового диода

    Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский государственный  университет систем управления и  радиоэлектроники

 

Кафедра физической электроники (ФЭ)

 

 

 

 

Лабораторная работа №2

По дисциплине «Твердотельная электроника»

на тему «Исследование  вольт – емкостных характеристик  полупроводникового диода»

 

 

 

 

Выполнили:

Студенты  гр. 311

_________ Молотков А.С.

__________ Харитонов С.В.

___.____.20__г.

 

Проверил:

Профессор кафедры  ФЭ

__________ Троян  П.Е.

___.____.20__г.

 

 

 

 

 

 

2013

1. Введение

Цель  работы: изучить явления, происходящие в p-n-переходе под действием внешнего напряжения. Исследовать закономерность изменения барьерной ёмкости p-n перехода под действием напряжения. На основе экспериментальных результатов оценить характер распределения примесей в p-n переходе и величину контактной разности потенциалов.

 

2. Схема экспериментальной установки

Схема для измерения вольт-ёмкостной  характеристики показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема экспериментальной установки

 

Регулируемое  напряжение от источника питания (ИП) подается на исследуемый диод VD и фиксируется по показаниям вольтметра. Барьерная емкость p-n – перехода диода при различных значениях обратного напряжения измеряется Q-метром.

Материал  исследуемого диода – кремний,

 

3. Результаты работы и их анализ

Измеренная  зависимость емкости диода от подаваемого напряжения и выполненные  расчеты представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Экспериментальные данные

№	U, В	, пФ	, пФ	, пФ
1	-1	400	170	230	1,89	8,21
2	-1,5	400	180	220	2,06	9,36
3	-2,5	360	190	170	3,46	20,35
4	-3,5	360	220	140	5,10	36,44
5	-4,5	360	230	130	5,91	45,51
6	-5,5	360	250	110	8,26	65.13

 

Построим  зависимости барьерной емкости от напряжения по данным из таблицы 3.1 (рис. 3.1, 3.2).

 

  

Рисунок 3.1 –  зависимость  от напряжения U

 

 

Рисунок 3.2 – зависимость от напряжения U

 

Из  графиков найдем величину контактной разности потенциалов, как напряжение, при котором линия аппроксимации  пересекает ось напряжений, то есть выразим из уравнения линий аппроксимации:

Из  графика 3.1:

 

 

Из  графика 3.2:

 

 

Контактная  разность потенциалов величина положительная, значит и исследуемый диод обладает резким р-n переходом, так как данное значение соответствует зависимости от U.

Рассчитаем  барьерную емкость при U=0 из уравнения линии аппроксимации:

 

 

4. Вывод

В результате работы была построена вольт-фарадная характеристика стабилитрона. При увеличении обратного  напряжения на стабилитроне, его барьерная  емкость уменьшается.

Данный диод обладает резким p-n переходом. Резкий р – n переход получается обычно при методе вплавления примеси. 

В данной работе были рассчитаны значения барьерной емкости и величина контактной разности потенциалов: