ĆWICZENIE NR.29

Temat : ZDEJMOWANIE CHARAKTERYSTYKI DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWEJ.

Półprzewodnikami nazywane są substancje, których przewodnictwo elektryczne jest o kilka rzędów wielkości mniejsze niż u metali i zawiera się w granicach:10⁴-10^-5 Ω^-1cm^-1 Najbardziej typowymi półprzewodnikami są german Ge i krzem Si. Zewnętrzna powłoka elektronowa atomów tych pierwiastków składa się z czterech elektronów wirujących wokół jądra. przy formowaniu się kryształu atomy zbliżają się do siebie na tyle, że ich zewnętrzne tory elektronowe wzajemnie zachodzą na siebie. Prowadzi to do tego, że elektrony walencyjne sąsiednich atomów stają się elektronami wspólnymi. W temeraturze -273°C (zera bezwzględnego ) wszystkie elektrony są związane i jesli w tym stanie półprzewodnik znalazłby się w polu elektrycznym, to prąd elektryczny w nim nie popłynie, gdyż nie ma w nim elektronów swobodnych. Taką siec mają czyste półprzewodniki zwane samoistnymi. Jeśli w siatkę półprzewodnika czystego wprowadzimy atomy pierwiastka pięciowartościowego, np.arsenu As, fosforu P lub antymonu Sb, to otrzymamy półprzewodnik domieszkowy typu n (o przewodnictwie decydują elektrony ).Jeśli w charakterze domieszki weżmiemy trójwartościowy pierwiastek, np. ind In, gal Ga, aluminium Al lub bor B, to wówczas trójwartościowy atom umieszczony w węźle siatki przastrzennej może zapełnić tylko trzy wiązania walencyjne sąsiednich atomów.

W tym wypadku nośnikami większościowymi są dziury, a taki półprzewodnik nazywamy półprzewodnikiem typu p.Diodę stanowią dwa półprzewodniki, jeden typu n, a drugi typu p, zetknięte ze sobą. Układ taki nazywamy złączem p-n lub n-p. Jeśli źródło napięcia zewnętrznego dołączymy w ten sposób, że natężenie pola zewnętrznego będzie miało ten sam zwrot co pole napięcia kontaktowego, to pod działaniem pola elektrycznego źródła zewnętrznego dziury i elektrony są odciągane od granicy zetknięcia złącza w głąb przewodnika ,w rezultacie czego szerokość warstwy zaporowej wzrasta, wzrasta jej opór, a natężenie prądu dyfuzji elektronów z obszaru n do obszaru p i dziur z obszaru p do n ze wzrostem napięcia szybko maleje do zera. Natomiast płynie pewien prąd unoszenia, bo w obszarach sąsiadujących z warstwą zaporową znajduje się pewna niewielka liczba nośników mniejszościowych: w obszarze p - elektronów w obszarze n - dziur. prąd ten nazywa się prądem cieplnym. Zatem w przypadku dołączenia zaporowego prąd złącza wyraża się w przybliżeniu jako prąd cieplny.

I_{p -n} = I_dyf - I_u≈ I_u

W przypadku złącza prostego ( w kierunku przewodzenia ), źródło pądu dołącza się tak, że nateżenie pola zewnetrznego jest przeciwne w stosunku do pola napięcia kontaktowego. W tym przypadku napięcie zewnętrzne odejmuje się od napiecia kontaktowego, bariera potencjału między obszarami p i n obniża się, a wiec dyfuzja nośników większościowych do obszaru po przeciwnej stronie zlącza jest wybitnie ułatwiona. Przez złącze płynie prąd I_{p - n} w przybliżeniu równy pradowi dyfuzji:

I_{p -n} = I_dyf - I_u ≈I_dyf

2

---