ROK AKADEMICKI 1996/97 |
LABORATORIUM Z FIZYKI
|
||
nr ćwiczenia |
TEMAT : CHARAKTERYSTYKA ZŁĄCZA METAL - PÓŁPRZEWODNIK TYP N |
||
23 |
|
||
wydział: Mechaniczny |
|
||
kierunek: IZK grupa K. 02. |
BARTOSZ WILLMA
|
||
data wykonania |
ocena |
data zaliczenia |
podpis |
22.03.97 |
T. |
|
|
|
S. |
|
|
1.ZASADA POMIARU
Między metalem a półprzewodnikiem w złączu metal-półprzewodnik n istnieje kontaktowa różnica potencjałów. W warstwie przystykowej półprzewodnika niemal w ogóle nie ma elektronów, ma ona więc znacznie większy opór i nazywana jest warstwą zaporową.
Przyłączenie do złącza zewnętrznego napięcia zmienia rozmiary warstwy zaporowej, wysokość bariery potencjału i opór. Pole zewnętrzne skierowane od metalu (+) do półprzewodnika (-) - w kierunku przewodzenia, powoduje zmniejszenie bariery potencjału, czyli powiększenie przewodności złącza. W kierunku tym może płynąć duży prąd. Pole skierowane przeciwnie zmniejsza przewodność złącza - kierunek ten jest zwany kierunkiem zaporowym.
Z tego też względu złącza takie wykazują właściwości prostujące prądu przemiennego. Zależność prądu od napięcia zewnętrznego przedstawia rysunek:
Celem doświadczenia jest zbadanie zachowania złącza, do którego przyłożono zewnętrzne napięcie w kierunku przewodzenia i zaporowym, oraz właściwości prostujących złącza podłączonego do napięcia przemiennego.
2.SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO
Układ do badania złącza pod działaniem zewnętrznego napięcia:
Układ do badania prostownika jednopołówkowego:
Układ do badania prostownika dwupołówkowego - układ Graetza:
3.OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYŃCZYCH POMIARÓW
Podczas doświadczenia korzystałem z następujących urządzeń pomiarowych:
DIGITAL MULTIMETERA VC-10T
błąd: ±0,1% wartości mierzonej + 1 znak
Miernika uniwersalnego METEX
błąd na zakresie od 200 μA do 20 mA: ±0,5% wartości mierzonej + 1 znak
błąd na zakresie od 200 mA do 2 A: ±1,2% wartości mierzonej +1 znak
4.TABELE POMIAROWE
Tabela pomiarowa dla kierunku przewodzenia:
Tabela pomiarowa dla kierunku zaporowego:
5. WYKRESY
Z powodu dużej rozpiętości wartości prądu (duże wartości dla kierunku przewodzenia i małe dla zaporowego) nie można dokładnie zaobserwować na powyższym wykresie zależności I= f(U) dla obu kierunków. Poniżej przedstawiam oddzielne wykresy dla kierunku zaporowego i przewodzenia.
Wykres I = f(U) dla kierunku przewodzenia:
Wykres I = f(U) dla kierunku zaporowego:
Wykres przedstawiający nieliniową strefę oporności złącza w kierunku przewodzenia:
7.RACHUNEK BŁĘDÓW
Błędy pomiaru uwzględnione są w tabelach pomiarowych i obliczyłem je ze wzorów:
błąd woltomierza:
0,1% + wartość jednej cyfry:
błąd amperomierza:
błąd R:
8. PRZEBIEGI OSCYLOSKOPOWE
prąd przemienny z zasilacza:
prąd przemienny wyprostowany jednopołówkowo:
prąd przemienny wyprostowany dwupołówkowo:
9. UWAGI I WNIOSKI
Wyniki doświadczenia potwierdzają właściwości złącza metal-półprzewodnik typu n. Przy prądzie stałym zaobserwowaliśmy znaczne różnice oporności złącza w zależności od kierunku przyłożonego napięcia oraz nieliniowy jego charakter.
Przy zasilaniu napięciem sinusoidalnym zaobserwowaliśmy prostowanie jednopołówkowe prądu - dioda przepuszczała napięcie o amplitudach dodatnich i filtrowała napięcie o amplitudach ujemnych (lub odwrotnie - w zależności od kierunku jej przyłączenia). Układ Graetz'a ze względu na mostkowe połączenie czterech elementów prostujących umożliwia dwupołówkowe prostowanie prądu - jedna jego część przepuszcza napięcie dodatnie, druga - napięcie o amplitudzie ujemnej - ze znakiem przeciwnym.
Wyszukiwarka