Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 2.

Тема: «Построение вольтамперной характеристики р - п перехода.»

Цель: построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводникового диода, исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике

Теория.

Полупроводники — материалы, которые по своей   проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью проводимости от концентрации   примесей, температуры и различных видов излучения.

Различают два типа примесей: донорная и акцепторная. Примеси, легко отдающие электроны, увеличивающие количество свободных электронов, называют донорными. Полупроводники, содержащие донорные примеси, называются полупроводниками n– типа (от слова negative – отрицательный). Примеси, легко принимающие электроны, увеличивающие количество дырок, называют акцепторными. Полупроводники, содержащие акцепторные примеси, называются полупроводниками    р – типа (от слова positive – положительный). Наибольший интерес представляет контакт полупроводников р  и  n– типа, называемый р–п переходом.

Полупроводниковый диод представляет собой двухэлектродный прибор на основе р–п перехода в кристалле полупроводника (рис.1) и предназначен для преобразования переменного тока в пульсирующий ток одной полярности.

^{Рисунок 1.}

 Если к диоду приложить напряжение в прямом направлении, когда положительный полюс источника энергии соединен с р-областью (анодом), а отрицательный – с n-областью (катодом), то потенциальный барьер p-n-перехода понижается и через диод протекает большой прямой ток даже при невысоком приложенном напряжении. При смене полярности приложенного к диоду напряжения потенциальный барьер повышается, и через диод протекает очень малый ток неосновных носителей заряда (обратный ток) даже при высоких значениях обратного напряжения. Вольтамперная характеристика (ВАХ)  диода вследствие этого является резко несимметричной, и ее типичный вид представлен на рис.2.

^{Рисунок 2.}

Порядок выполнения работы.

Опыт 1. Собрать электрическую цепь по схеме:

1. Изменяя реостатом значения сопротивления, снимайте показания силы тока в цепи и напряжения на резисторе. Проведите 10 замеров.
2. Данные полученные в эксперименте занесите в таблицу:

3. По результатам измерений постойте вольтамперную характеристику резистора.

Опыт2.  В электрической схеме поменяйте резистор на диод.

4. Повторите опыт и заполните таблицу:

5. По результатам измерений постойте вольтамперную характеристику диода.

Опыт 3. Измените полярность на исследуемом диоде, повторите опыт и заполните таблицу.

6. По результатам измерений постойте вольтамперную характеристику диода
7. Сравните три полученных ВАХ и сделайте вывод о характере проводимости в каждом случае. Какие из полученных ВАХ являются нелинейными?

Контрольные вопросы.

1.      Каким типом проводимости обладают чистые полупроводники? полупроводники с акцепторной примесью? с донорной примесью?

2.      Начертите электрические схемы, используемые во втором и третьем опытах.

3.      Элемент какой группы следует ввести в полупроводник, относящийся к IV группе, чтобы получить в нем проводимость n-типа? а проводимость р-типа? Ответ поясните.

4.      На рисунке показаны оба возможных включения р-n-перехода. Укажите, в каком случае р-n-переход включен в прямом направлении.