3830

Внутренний фотоэффект в полупроводниках

Лабораторная работа

Физика

Внутренний фотоэффект в полупроводниках. Цель работы. Определение опытным путем влияния освещенности на проводимость полупроводника и установление закона рекомбинации неосновных носителей заряда. Указания по организации самостоятельной работы....

Русский

2012-11-08

95 KB

12 чел.

Внутренний фотоэффект в полупроводниках.

1. Цель работы.

Определение опытным путем влияния освещенности на проводимость полупроводника и установление закона рекомбинации неосновных носителей заряда.

2. Указания по организации самостоятельной работы.

Работа сводится к определению электрической проводимости полупроводника при различной его освещенности, и после прекращения освещения.

Проводимость собственных полупроводников в основном определяется концентрацией свободных носителей заряда. Концентрация неравновесных носителей заряда зависит от генерации под действием света и обратного ему процессу рекомбинации. Генерация неравновесных носителей возможна, если энергия кванта превышает ширину запрещенной зоны полупроводника, причем их концентрация зависит от величины освещенности. Чтобы установить влияние освещенности, необходимо измерять проводимость образца при различных значениях потоков излучения.

Рекомбинация неравновесных носителей приводит к уменьшению их концентрации по определенному закону. Скорость уменьшения концентрации зависит от особенностей материала полупроводника. Чтобы установить закон рекомбинации неосновных носителей заряда, необходимо измерять проводимость полупроводника после выключения источника света до тех пор, пока она не станет равновесной.

3 Описание лабораторной установки.

 Оборудование: полупроводниковый резистор, освещаемый фотодиодом, регулируемый источник напряжения, генератор коротких импульсов, осциллограф, амперметр.

Исследование законов изменения проводимости полупроводников материалов при их облучении и определение времени жизни неравновесных носителей заряда производится на макете, схема которого приведена на рис. 1.

Рис 1

 Основным элементом схемы является оптронная пара VL, содержащая полупроводниковый фоторезистор и светодиод. Напряжение на фоторезисторе изменяется при помощи потенциометра RP1, измеряется осциллографом. Резистор R2 служит для ограничения тока в цепи, который измеряется микроамперметром PA1.

Исследуемый полупроводниковый образец освещается светодиодом. Интенсивность освещения задается величиной тока, которая регулируется потенциометром RP2. Зависимость светового потока от величины тока, измеряемого миллиамперметром PA2, - линейная, если ток изменяется в пределах, указанных на макете. На светодиод можно подавать импульс тока от генератора G, который включается тумблером SA. Форма и величина импульсов напряжения, возникающих на фоторезисторе, определяется при помощи осциллографа.

4 Выполнение работы.

Результаты снятия вольтамперной характеристики образца при различной величине освещенности, которая задается силой тока Iсв, протекающего через светодиод, представлены в таблице 1 и в виде графических зависимостей на рис. 2 .

По графикам можно определить электрическую проводимость образца:

  Таблица 1

Iсв = 2мА

Iсв = 4мА

Iсв = 6мА

Iсв = 8мА

U,В

I,мA

U,В

I,мA

U,В

I,мA

U,В

I,мA

1,16

10

0,61

10

0,44

10

0,36

10

2,26

20

1,25

20

0,87

20

0,69

20

3,35

30

1,8

30

1,32

30

1,04

30

4,48

40

2,43

40

1,69

40

1,38

40

I, мA

 

Iсв=8мА Iсв=6мА Iсв=4мА     Iсв=2мА

 

 

 

 

 

 

U, В

Рис 2 – ВАХ при различной освещенности

Рассчитаем для каждой кривой зависимость

Таблица 2

G,см

Iсв,мА

0,0090

2

0,0165

4

0,0240

6

0,0294

8

 График зависимости  представлен на рис 3.

, см

 

 

 

 Iси, мА

Рис 3 – Зависимость проводимости от освещения

Подавая на светодиод импульсы от генератора G и установив максимальное напряжение на фоторезисторе, на экране осциллографа получим кривую изменения напряжения от времени. На рис. 4 представлена эта зависимость.

 

 

Рис 4 – Кривая на экране осциллографа

По кривой с экрана осциллографа можно построить график изменения во времени концентрации неравновесных носителей заряда , где и  - наибольшее значение измеряемой величины.

Время жизни неравновесных носителей заряда:

t = 0,1 мс

5 Вычисление погрешностей

 Погрешность прямых измерений:

Погрешность косвенных измерений:

6. ВЫВОД: в процессе выполнения данной лабораторной работы мною опытным путем было определено влияние освещенности на проводимость полупроводника и установление закона рекомбинации неосновных носителей заряда.


mA

mA

G

VL

X2

X1

R2

PA1

RP1

PA2

RP2

SA

VD


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78347. Химические связи. Метод валентных связей 169.26 KB
  Способы образования ковалентной связи. Направленность ковалентной связи. Химические связи химическая связь взаимное притяжение атомов приводящее к образованию молекул и кристаллов.
78348. Метод молекулярных орбиталей как линейная комбинация атомных комбинаци 662.45 KB
  Мы остановимся на основных положениях метода МО начиная со способа представления молекулярных орбиталей для гомоядерных двухатомных молекул и объясним за счет каких электронов в них образуется химическая связь. На каждом энергетическом уровне может располагаться не более двух электронов. Мы уже знаем что состояние электронов в атоме описывается квантовой механикой как совокупность атомных электронных орбиталей атомных электронных облаков; каждая такая орбиталь характеризуется определенным набором атомных квантовых чисел. Метод МО исходит...
78349. Вода и растворы. Способы выражения состава раствора 140.07 KB
  Свойства воды. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. Вода содержащая значительное количество солей кальция и магния называется жесткой в отличие от мягкой воды например дождевой. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия.
78350. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. ТЭД 228.26 KB
  Этих толчков вместе с тепловыми колебаниями ионов в кристалле оказывается достаточно для отделения ионов от кристалла и перехода их в раствор. Вслед за первым слоем ионов в раствор переходит следующий слой и таким образом идет постепенное растворение кристалла. Перешедшие в раствор ионы остаются связанными с молекулами воды и образуют гидраты ионов. Иначе говоря в результате диссоциации образуются не свободные ноны а соединения ионов с молекулами растворителя.
78351. Окислительно-восстановительные процессы. Применение электролиза 162.67 KB
  В ионных соединениях эта неравномерность распределения электронов максимальна при образовании веществ с ионной связью валентные электроны практически полностью переходят от атома одного элемента к атому другого. Прн этом элемент электроны которого смещаются к атомам другого элемента полностью в случае ионной связи или частично в случае полярной проявляет положительную окисленность. Элемент к атомам которого смещаются электроны атома другого элемента проявляет отрицательную окисленность. Число электронов смещенных от одного атома...
78352. Металлы и сплавы. Химические свойства металлов и сплавов 238.97 KB
  Химические свойства металлов. Добывание металлов из руд. Правда магний и алюминий сохраняют свой блеск даже будучи превращенными в порошок но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темносерый цвет.
78353. Комплексные соединения 531.93 KB
  Ионы некоторых элементов способны присоединять к себе другие ионы или нейтральные молекулы (например, NH3), образуя более сложные комплексные ионы. При их связывании с ионами противоположного знака получаются различные комплексные соединения. Наиболее полно свойства и строение комплексных соединений объясняет координационная теория
78354. Химические свойства элементов 157.55 KB
  При нагревании они соединяются с водородом с образованием гидридов с галогенами серой азотом фосфором углеродом и кремнием с образованием соответственно галогенидов сульфидов нитридов фосфидов карбидов и силицидов: При нагревании щелочные металлы способны реагировать с другими металлами образуя интерметаллиды. Иногда для получения щелочных металлов проводят электролиз расплавов их гидроксидов...
78355. Органические соединения. Простые и кратные связи в органических соединениях. Предельные и непредельные углеводороды 70.48 KB
  Изомерия органических соединений. Классификация органических соединений. Берцелиусу определить органическую химию как химию соединений углерода 1806 г. Именно это свойство позволяет углероду образовывать миллионы соединений изучению которых посвящена целая область органическая химия.