Порядок выполнения работы. 1. Включите осциллограф, генератор и источник напряжения и дайте им прогреться в

1. Включите осциллограф, генератор и источник напряжения и дайте им прогреться в течение 30 мин.

2. Подключите выход синхроимпульса генератора к разъему блока синхронизации осциллографа, установите переключатель на блоке синхронизации в положение «ВНЕШ. 1:1».

3. Установите следующие параметры выходного импульса с помощью органов управления генератора:

- период повторения импульсов – не менее 300 мкс;

- длительность импульсов – около 10 мкс;

- амплитуда импульсов – 20 В.

4. Установите органы управления осциллографа в положения, соответствующие, параметрам подаваемых импульсов.

5. Подключите выход генератора к входу осциллографа и добейтесь появления на экране осциллографа устойчивой осциллограммы импульсов напряжения.

6. Выключите напряжение на выходе генератора. Отключите вход осциллографа от выхода генератора и соедините блоки макета измерительной установки в соответствии с блок-схемой.

Примечание: начальные установки (пункты 1 – 5) уже могут быть произведены до начала работы, поэтому необходимо проверить их выполнение.

7. Включите напряжение на выходе генератора. Увеличивая амплитуду импульсов напряжения, подаваемых на полупроводниковый лазер, добейтесь появления светового пятна на поверхности пластины.

8. Перемещая при помощи микрометрического винта образец с p-n переходом относительно светового луча, добейтесь появления на экране осциллографа устойчивой осциллограммы импульсов напряжения на резисторе R_изм. Момент совпадения светового пятна с p-n переходом определяется по максимальному значению напряжения DU.

9. Измерьте распределение амплитуды импульса DU по расстоянию от p-n перехода, перемещая при помощи микрометрического винта образец с p-n переходом так, чтобы световое пятно удалялось от p-n перехода. Результаты измерений запишите в следующую таблицу.

Таблица результатов измерений

№пп
x, мм
DU, В

Расчет диффузионной длины.

Расчет диффузионной длины можно произвести в Exel. Запускающий ярлык – «Дифф. длина» в папке «Лабораторные работы» на рабочем столе компьютера. После запуска на экране видеомонитора появляется в Exel следующие таблица и график. Введите номер группы и бригады и дату проведения лабораторной работы.

Определение диффузионной длины неосновных носителей заряда
Группа:			Бригада:		Дата:
l0, дел.=
№изм	l, дел.	x, мм	DU, мВ	ln(DU)	x, мм	ln(DU)	LD, мм
		0.00		#######	0.00	#######	LD[мм]=-1/a
		0.00		#######	0.00	#######	0.293
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######
		0.00		#######	0.00	#######

Для расчета диффузионной длины введите в ячейку B5 значение шкалы микрометрического винта в делениях, соответствующее попаданию светового пятна на p-n-переход, то есть максимальному значению напряжения DU. Затем введите в ячейки D7 – D16 измеренные значения DU, а в ячейки B7 – B16 соответствующие им значения шкалы микрометрического винта l (в делениях). Exel рассчитает отклонение (в мм) светового пятна от p-n-перехода x ( в ячейках C7 – C16и F7 – F16) ln(DU) (в ячейках E7 – E16и G7 – G16), построит график зависимости ln(DU)=f(x) и аппроксимирует его прямой линией.

Определите интервал значений x, в котором часть этого графика можно считать отрезком прямой и удалите в столбцах F и G значения x и DU, соответствующие точкам, не лежащим на этой прямой. На графике оставшиеся точки будут соединены отрезком прямой. Уравнение этой прямой и коэффициент регрессии приведены в рамке на графике.

В ячейке H8 разделите 1 (единицу) на коэффициент a при x и получите значение диффузионной длины в L_D в мм. По определенной величине диффузионной длины и значению подвижности рассчитайте по формуле (10) время жизни неосновных носителей заряда в слаболегированной области образца t.

Содержание отчета о лабораторной работе.

1) Краткий конспект описания лабораторной работы, содержащей блок-схему макета измерительной установки и методику определения диффузионной длины.

2) Параметры импульса напряжения на выходе генератора: амплитуда U [В], длительность t [мкс] и период T [мкс]; значение обратного напряжения на p-n переходе.

3) Масштабы по осям x [мкс/дел] и y [В/дел] осциллографа.

4) Таблицу результатов измерений и результаты расчета диффузионной длины и времени жизни неосновных носителей.

Контрольные вопросы

1) Дать определение диффузионной длины и времени жизни неосновных носителей заряда. Связь между диффузионной длиной, временем жизни и подвижностью.

2) Что такое диффузионная длина неосновных носителей заряда и как она зависит от электрического поля в полупроводнике? Физический смысл диффузионной длины.

3) Использованная в работе методика определения диффузионной длины неосновных носителей заряда. Блок-схема измерительной установки.

4) Объяснить распределение неравновесных носителей заряда вдоль образца при освещении его светом в отсутствие электрического поля и с полем.

5) Рассчитать для германия n-типа проводимости диффузионную длину неосновных носителей заряда и диффузионные длины «по полю» и «против поля» при следующих условиях:

m_n = 3800 см²/Вс, m_p = 1800 см²/Вс, t_n = 10 мкс, t_p = 8 мкс, E = 1В/см, T = 20 °C.

6) Рассчитать для кремния p-типа проводимости диффузионную длину неосновных носителей заряда и диффузионные длины «по полю» и «против поля» при следующих условиях:

m_n = 1300 см²/Вс, m_p = 480 см²/Вс, t_n = 20 мкс, t_p = 18 мкс, E = 1В/см, T = 20 °C.

7) Вывести соотношение Эйнштейна.

Дата добавления: 2015-10-28