LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
GRUPA I	Temat: Charakterystyka prądowo - napięciowa złącza p-n .			Uwagi :
		Ocena :
Autor sprawozdania :	Odpowiedź :	Sprawozdanie :	Wykonanie ćwiczenia :	Data :

I. Wykaz przyrządów:

• Multimetr cyfrowy 1321

• Multimetr cyfrowy V562

• Zasilacz stabilizowany P317

II. Przebieg ćwiczenia:

Pomiar charakterystyki prądowo - napięciowej złącza p-n w kierunku przewodzenia

Schemat do wyznaczania charakterystyki prądowo - napięciowej złącza p-n.

Do uzyskiwania odpowiednich prądów (na skutek niewystarczająco dokładnej regulacji zasilacza) stosowaliśmy następujące rezystory: 1MΩ, 270kΩ, 100kΩ, 2 kΩ, 10kΩ, 1kΩ, 100Ω.

Tabela pomiarowa:

I [ mA ]	U [ V ]
0,010	0,358
0,030	0,392
0,050	0,408
0,070	0,419
0,090	0,427
0,100	0,431
0,200	0,455
0,400	0,483
0,600	0,500
0,800	0,515
1	0,527
2	0,566
4	0,611
6	0,637
8	0,657
10	0,672
20	0,718
40	0,765
60	0,793
80	0,814
100	0,832
200	0,892
400	0,969

III. Wzory i obliczenia

1. Rezystancja szeregowa R_s

W celu obliczenia rezystancji szeregowej R_s skorzystamy ze wzoru:

gdzie U” = 0,814V; U' = 0,793V; I = 70mA (odcinek krzywoliniowy na charakterystyce). Dla tych danych rezystancja szeregowa wynosi:

Zatem ostatecznie R_s = 0,3 Ω.

2. Współczynnik doskonałości n

Do wyprowadzenia współczynnika doskonałości n skorzystamy ze wzoru Shockley'a:

.

Z prostoliniowego odcinka charakterystyki prądowo - napięciowej bierzemy dwa punkty (U₁, I₁) i (U₂, I₂) i zapisujemy dla nich równanie Shockley'a:

.

Dla kierunku przewodzenia mamy
, więc w powyższym układzie równań możemy pominąć jedynki. Logarytmując powyższe wzory uproszczone otrzymujemy:

.

Odejmując równania stronami otrzymamy:

Przekształcając ostatnie równanie otrzymujemy ostatecznie wzór na n:

Przyjmuję U₁ = 0,500V; I₁ = 0,6mA; U₂ = 0,765V; I₂ = 40mA oraz
i otrzymuję n równe:

Zatem ostatecznie n = 2,427.

IV. Uwagi i wnioski:

Wykres zależności I=f(U) został wykonany w skali półlogarytmicznej, gdzie zlogarytmowano oś prądu. Pozwala to w prosty sposób zobrazować kilka rzędów wielkości prądu oraz wyznaczyć podstawowe parametry (I_s, n, R_s). Otrzymany kształt charakterystyki, przedstawiony na wykresie, zgodny jest z założeniami teoretycznymi. Niektóre punkty pomiarowe odbiegają od kształtu charakterystyki co mogło być spowodowane niedoskonałościami pomiaru : niestabilnością temperaturową ,błędami przyrządów pomiarowych oraz błędami odczytu.

Wartość rezystancji szeregowej reprezentującej spadek napięcia poza obszarem złącza (obszar p, n, doprowa­dzenia) wynosi 0,3, co pokrywa się z danymi katalogowymi, jeśli chodzi o rząd wielkości. Wartość ta reprezentuje spadek napięcia na elementach diody poza obszarem (obszar półprzewodnika typu p i n , połączenie diody z doprowadzeniami , wreszcie same doprowadzenia). Uzyskana rezystancja odpowiada co do rzędu wielkości sumie tych rezystancji.

Obliczona wartość współczynnika doskonałości wynosi 2,427, a więc nie zawiera się w teoretycznym przedziale [1,2] co wynika prawdopodobnie z niedokładności przyrządów pomiarowych lub uszkodzenia badanego elementu. Współczynnik ten zależy od udziału składowej rekombinacji i dyfuzji w prądzie płynącym przez złącze.

Mając wartość Is (odczytujemy z wykresu) możemy obliczyć prąd generacji Ig.Dokonujemy tego na podstawie wiadomości , iż stosunek Ig do Is dla diod germanowych wynosi 0,1 , to Ig=0,1*Is=0,1*0,090[mA].

Na koniec warto wspomnieć , że wszelkie obliczenia i uzyskane wartości mają charakter czysto poglądowy , gdyż dane były odczytywane z wykresu , który nie mógł być źródłem dokładnych informacji.

---