Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych 1 , Pomiar pierwszy


LABORATORIUM FIZYCZNE

Grupa lab.:

9

Kolejny Nr ćwiczenia:

6

Nazwisko i imię:

Dutkiewicz Piotr

Wydział:

ETI

Symbol ćwiczenia:

54

Data odrobienia ćwiczenia:

25 - XI - 1998

Sem:

1

Temat:

Badanie optoelektrycznych przyrządów półprzewodnikowych

Data oddania sprawozdania:

Grupa st.

2

Podpis asystenta:

Ocena:

Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych

  1. Zasada i przebieg pomiarów

W ćwiczeniu pomiary względnej czułości widmowej wykonuje się przy użyciu światła niezmodulowanego. Zależność φ(Δλ) dla stosowanego źródła światła (przez źródło światła rozumiemy tu szczelinę wyjściową monochromatora) została ustalona wcześniej za pomocą termoogniwa. Jest podana w tabeli z wynikami.

    1. Pomiar czułości widmowej

Czułość widmową w ćwiczeniu obliczamy ze wzoru:

0x01 graphic

gdzie: S(Δλ) - jest generowanym w warunkach ćwiczenia sygnałem fotoelementu.

Względną czułość widmową obliczamy ze stosunku czułości widmowej do maksymalnej czułości widmowej:

0x01 graphic

gdzie: Cmax - jest maksymalną czułością fotoelementu.

      1. Fotorezystora

Jako S(Δλ) w warunkach ćwiczenia przyjmuje się wartość przewodności fotorezystora przy danym oświetleniu, pomniejszoną o wartość przewodności ciemnej, tj. przewodności, kiedy fotorezystor nie jest oświetlony.

0x01 graphic

gdzie: R(Δλ) - rezystancja fotorezystora oświetlonego światłem o zakresie długości fal Δλ,

Rc - rezystancja fotorezystora nieoświetlonego.

Jednostką tak przyjętej czułości widmowej C(λ) jest 0x01 graphic
. Rezystancję fotorezystora mierzymy przy długościach fal z obszaru 400-900 [nm], w odstępach co 20 [nm].

      1. Fotodiody

Jako S(Δλ) przyjmuje się tutaj wartość natężenia prądu płynącego przez fotodiodę w danych warunkach oświetlenia, pomniejszona o wartość natężenia prądu ciemnego (przy braku oświetlenia), przy stałym napięciu zasilania.

0x01 graphic

gdzie: I(Δλ) - prąd płynący przez diodę oświetloną światłem o zakresie długości fal Δλ,

Ic - prąd płynący przez diodę nieoświetloną.

Jednostką tu będzie 0x01 graphic
. W ćwiczeniu ogniwem zasilającym była bateria o napięciu 1,448 [V]. Prąd płynący przez diodę mierzymy przy długościach fal z obszaru 400-900 [nm], w odstępach co 20 [nm].

    1. Pomiar średniego czasu życia nośników nadmiarowych w fotorezystorze

Układ do pomiaru średniego czasu życia nośników nadmiarowych składa się z obwodu elektrycznego zawierającego fotorezystor, ogniwo elektryczne (bateria o stałym napięciu 1,448 [V]), oraz rezystor, na którym za pomocą oscyloskopu mierzymy napięcie powstałe na skutek przewodności fotoelementu. Podczas jego oświetlania generowane są w nim nadmiarowe nośniki ładunku.

Obliczeń dokonano na podstawie wzoru:

0x01 graphic

skojarzonego z równaniem liniowym y = ax + b, w którym:

x = t, y = 0x01 graphic
, a = 0x01 graphic
, b = 0x01 graphic
, ε = 1,448[V].

  1. Pomiary, obliczenia

    1. Czułość widmowa

Tabela pomiarów i wyników.

Czułość widmowa

Czułość względna

Rezystor

Dioda

Rezystor

Dioda

λ

φ(Δλ)

R(Δλ)

*103 [Ω]

If

*10-6 [A]

C(λ) *106

[0x01 graphic
]

C(λ) *106

[0x01 graphic
]

Cw(λ)

Cw(λ)

400

0,0066

10050

0,2

15,076

30,303

0,27033

1

420

0,0235

3050

0,15

13,952

6,383

0,25017

0,21064

440

0,0609

970

0,07

16,928

1,149

0,30353

0,03793

460

0,127

415

0,09

18,974

0,709

0,34021

0,02339

480

0,229

176

0,2

24,811

0,873

0,44489

0,02882

500

0,37

48,5

0,38

55,726

1,027

0,99920

0,03389

520

0,546

34,5

0,7

53,087

1,282

0,95189

0,04231

540

0,783

22,9

1,15

55,77

1,469

1

0,04847

560

1,12

16,95

1,83

52,676

1,634

0,94452

0,05392

580

1,508

13,25

2,79

50,048

1,85

0,89739

0,06105

600

1,92

11,2

4,14

46,503

2,156

0,83383

0,07116

620

2,374

10,15

5,99

41,5

2,523

0,74413

0,08326

640

2,912

10,3

8,55

33,34

2,936

0,59782

0,09689

660

3,66

11,7

11,43

23,352

3,123

0,41873

0,10306

680

4,42

15,85

15,37

14,274

3,477

0,25594

0,11475

700

5,35

22,55

20,11

8,289

3,759

0,14863

0,12404

720

6,32

36,15

25,4

4,377

4,019

0,07848

0,13263

740

7,35

59,3

31,4

2,294

4,272

0,04114

0,14098

760

8,52

101,35

38,45

1,158

4,513

0,02077

0,14893

780

9,86

168

46,85

0,604

4,752

0,01082

0,15680

800

11,1

265

54,05

0,34

4,869

0,00610

0,16069

820

12,55

485

60,25

0,164

4,801

0,00295

0,15843

840

13,83

676

65

0,107

4,7

0,00192

0,15510

860

15,15

911

69

0,072

4,554

0,00130

0,15030

880

16,65

1206

68,95

0,05

4,141

0,00089

0,13666

900

18,01

1499

64,6

0,037

3,587

0,00066

0,11837

Element maksymalny: 

55,77

30,303

      1. Fotorezystor

Ponieważ rezystancja Rc jest bardzo duża, że dysponowanym miernikiem nie można było jej określić, przyjęto że 0x01 graphic
. Wzór zredukowano więc do postaci:

0x01 graphic

Czułość widmową obliczano ze wzoru . Czułość względną zaś ze wzoru .

Przykład obliczeń:

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Cmax =55,770x01 graphic
0x01 graphic
, więc 0x01 graphic

      1. Fotodioda

Ponieważ prąd Ic jest bardzo mały, że dysponowanym miernikiem nie można było jego zmierzyć, przyjęto że 0x01 graphic
. Wzór zredukowano więc do postaci:

0x01 graphic

Czułość widmową obliczano ze wzoru . Czułość względną zaś ze wzoru .

Przykład obliczeń:

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Cmax =30,3030x01 graphic
0x01 graphic
, więc 0x01 graphic

      1. 0x08 graphic
        Wykres

    1. Czas życia nośników

    2. xi = t [s]

      U(t) [V]

      yi

      1

      0

      0,23

      1,666886

      2

      0,002

      0,15

      2,157945

      3

      0,004

      0,12

      2,403938

      4

      0,006

      0,105

      2,548701

      5

      0,008

      0,09

      2,713959

      6

      0,01

      0,07

      2,979893

      7

      0,012

      0,06

      3,141275

      8

      0,014

      0,05

      3,330775

      9

      0,016

      0,045

      3,439706

      10

      0,018

      0,045

      3,439706

      Tabela pomiarów i wyników:

      Wartości x i y są elementami wzoru .

      0x01 graphic

      Mając dany zbiór wartości (xi, yi), to współczynniki a i b równania można określić stosując metodę regresję liniową z wykorzystaniem metody najmniejszych kwadratów.

      0x01 graphic
      , 0x01 graphic

      0x01 graphic
      , 0x01 graphic
      , 0x01 graphic
      , 0x01 graphic
      , 0x01 graphic
      ,

      0x01 graphic
      , 0x01 graphic

      Ostatecznie otrzymujemy:

      a = 95,77438 , b = 1,920309

      Średni czas życia nośników nadmiarowych obliczmy jako: τ = 1/a , więc:

      0x01 graphic

      1. Analiza błędów

      Błąd względny określenia czasu życia jest uwarunkowany błędem wyznaczenia współczynnika kierunkowego a . Korzystamy więc ze wzoru: 0x01 graphic
      . bezwzględny błąd wyznaczenia współczynnika kierunkowego a znajdujemy jako Δa = Sa.

      0x01 graphic

      Ostatecznie po podstawieniu i wyliczeniu:

      Δa = 7,34585

      0x01 graphic

      0x01 graphic

      6

      0x01 graphic



      Wyszukiwarka

      Podobne podstrony:
      Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych 5 , LABORATORIUM FIZYCZNE
      Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych 4 , ˙ukasz Czerlonek
      Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych 4 , ˙ukasz Czerlonek
      Badanie optoelektrycznych właściwości przyrządów półprzewodnikowych, LAB 54, LABORATORIUM FIZYCZNE
      Materiałoznawstwo, Badanie właściwości materiałów i przyrządów półprzewodnikowych, POLITECHNIKA LUBE
      Badanie podstawowych właściwości materiałów i przyrządów półprzewodnikowych
      Badanie podstawowych właściwości materiałów i przyrządów półprzewodnikowych
      metr1 - część1, PARAMETRY CHARAKTERYZUJĄCE WŁAŚCIWOŚCI PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH: 1 Nazwa przyrządu okr
      Wyznaczanie pojemności cieplnej właściwej Cp gazów - dok, Obliczanie dla pomiaru pierwszego:
      Badanie przyrządów do pomiaru rezystancji
      Badanie właściwości metali i półprzewodników w zal od temp, Fizyka
      protokół Badanie podstawowych właściwości materiałów i przyrządów, Politechnika Lubelska, Studia, St
      Badanie przyrządów do pomiaru rezystancji v2
      Badanie przyrządów do pomiaru rezystancji uziemień oraz impedancji pętli zwarcia doc
      , przyrządy półprzewodnikowe 2 L, Zautomatyzowany pomiar charakterystyk prądowo napięciowych element
      Badanie przyrządów do pomiaru rezystancji uziemień oraz impedancji pętli zwarciowej v2 doc
      Badanie statycznych właściwości przetworników pomiarowych
      3b Właściwości optyczne półprzewodników

      więcej podobnych podstron