lab - Badanie charakterystyki diody półprzewodnikowej, Geodezja i Kartografia, Fizyka


SPRAWOZDANIE

Tematem ćwiczenia było ,,Badanie charakterystyki diody półprzewodnikowej”

Półprzewodniki, substancje zachowujące się w pewnych warunkach jak dielektryk, a w innych jak przewodnik. Typowymi półprzewodnikami są: krzem, german, arsenek galu lub antymonek galu. Półprzewodniki mają małą szerokość pasma wzbronionego (teoria pasmowa).

Ze względu na typ przewodnictwa wyróżnia się półprzewodniki typu n - inaczej nadmiarowe (występuje tu przewodnictwo elektronowe, liczba elektronów w paśmie przewodnictwa przekracza liczbę dziur przewodzących w paśmie walencyjnym, uzyskuje się je przez domieszkowanie krzemu lub germanu pierwiastkami V grupy nazywanymi donorami) oraz typu p - inaczej niedomiarowe (występuje w nich przewodnictwo dziurowe w paśmie walencyjnym, liczba dziur przekracza liczbę elektronów w paśmie przewodnictwa, uzyskuje się je przez domieszkowanie krzemu lub germanu pierwiastkami III grupy nazywanymi akceptorami).

Odkrycie półprzewodników i wynalezienie licznych ich zastosowań spowodowało rewolucyjny postęp w elektronice (dioda półprzewodnikowa, tranzystor itd.).

Donor, atom tworzący chemiczne wiązanie koordynacyjne poprzez zapełnienie wolnego poziomu energetycznego akceptora lub tworzący z akceptorem kompleks.

Akceptor, atom pierwiastka III grupy (np. ind, glin, gal) dodawany w śladowych ilościach do kryształu półprzewodnikowego zbudowanego z atomów IV grupy (np. krzem, german). Atom akceptor w takiej siatce krystalicznej przyłącza dodatkowy elektron z pasma walencyjnego, przez co powstaje tam dziura przewodząca.

Dioda półprzewodnikowa, element elektroniczny wykorzystujący właściwości złącza p-n. Jeśli obszar p ma potencjał ujemny względem n (U<0), to dioda jest spolaryzowana zaporowo. Płynie wtedy przez nią bardzo mały prąd (prąd wsteczny IS), niezależny od wartości potencjału, aż do tzw. potencjału przebicia zenerowskiego (Upr).

Jeśli obszar p ma potencjał dodatni względem obszaru n (U>0), oporność złącza p-n jest mała, możliwy jest już duży prąd przy małych napięciach. Właściwości złącza p-n w obszarze U>0 i U<0 ale U>Upr wykorzystywane są w diodach prostowniczych.

Charakteryzują się one dużymi ujemnymi wartościami Upr i małymi wartościami IS. Wytwarza się je z wysokooporowego germanu lub krzemu (czasem Cu2O lub selenu). W radiotechnice i elektronice cyfrowej wykorzystuje się diody półprzewodnikowe wysokich częstotliwości i mikrofalowe diody półprzewodnikowe charakteryzujące się bardzo małymi pojemnościami złącza p-n.

Wykonuje się je z niskooporowego germanu lub krzemu. W obszarze U<Upr działają diody Zenera (stabilitrony). Wykonuje się je z krzemu o starannie dobranej oporności właściwej, pozwalającej uzyskać diody stabilizujące napięcie w zakresie od kilku do kilkudziesięciu V.

Przebieg pomiarów:

  1. Pomiar charakterystyki diody w kierunku przewodzenia

  • Pomiar charakterystyki diody w kierunku zaporowym