Теоретичні відомості

Тема: «Вивчення електричних властивостей напівпровідникового діоду»

Мета роботи: На досліді переконатися в односторонній провідності напівпровідникового діоду, зняти його вольт-амперну характеристику.

Прилади та устаткування: Напівпровідниковий діод, джерело струму,

w міліамперметр для постійного струму 0-30 мА,

w мікроамперметр для постійного струму 0-100 мкА.

w вольтметр для постійного струму 0 - І В.

w вольтметр для постійного струму 0-20 В /в центрі щитка/;

w єднальні дроти, резистор (опір 2-5 кОм).

Теоретичні відомості

Напівпровідники – широкий клас речовин, які за своєю електропровідністю займають проміжне місце між металами і діелектриками. Механізм електропровідності зводиться до наскрізного дрейфу електронів провідності на відстань у декілька десятків атомних діаметрів. Електропровідність, яку забезпечують електрони зветься «електронною», або електропровідністю n- типу. При вивільненні електрону (переході валентного електрона атома в зону провідності) на його місці лишається нескомпенсований додатний заряд - вакансія, або «дірка», яка теж бере участь у механізмі струмопроходження. Електропровідність, яку забезпечують «дірки», зветься «дірковою», або електропровідністю р-типу.ЇЇ механізмом є естафетні перескоки валентних електронів від сусіднього атому на вакантне місце – «дірку» цього атома. Отже діркова електропровідність теж пов’язана з рухом електронів. Власна електропровідність ідеального напівпровідника являє собою сумарний ефект руху електронів провідності проти електричного поля і «дірок» за полем (рис.1а).

Рис.318 (Троф.)

Рис.1а

Концентрація електронів і дірок у реальному напівпровідниковому кристалі істотно залежить від домішок. Якщо до напівпровідника з 1У групи Таблиці Менделєєва (Si, Ge) введено замінюючи домішку з У групи (Р, As, Sb), то атом домішки легко віддає свій зайвий електрон. Цей електрон стає додатковим «вільним» електроном провідності і , як наслідок, концентрація електронів провідності перевищує концентрацію дірок. Напівпровідник з такими домішками називають n-напівпровідник, а домішку звуть донорною. Якщо ж до напівпровідника ІУ групи ввести домішку атомів ІІІ групи (Ga,In), то домішки легко приймають на себе валентні електрони основних атомів (Si,Ge), утворивши таким чином дірки провідності. Концентрація дірок провідності таким чином перевищить концентрацію електронів. Напівпровідник з такими домішками називають р-напівпровідник, а домішку звуть акцепторною.

Якщо в монокристал напівпровідника , що володіє провідністю n - типу , впаяти краплю індію –(ІІІ група Таблиці Менделєєва) то в області, що примикає до місця контакту (див. рис. 1б) , утвориться так званийр-n перехід з електричним опором у декілька МОм .р-n перехід добре проводить струм в

Рис.337(Троф.)

Рис.1б

одному напрямку (прямому від р до n) і практично не проводить струм у зворотному напрямку . Таким чином контакт двох напівпровідників n- та p-типу має уніполярну провідність. Ця властивість використовується для перетворення змінного струму у постійний (за допомогою напівпровідникових діодів), для підсилення струму, напруги та потужності (за допомогою напів-провідникових тріодів) тощо.