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

18648. Какими техническими характеристиками можно оценить выбор ЭВМ 14.49 KB
  Какими техническими характеристиками можно оценить выбор ЭВМ Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик: технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ быстродействие и производительность показатели надежности достоверности точности емкост
18649. Бухгалтерский баланс и его строение 15.06 KB
  Бухгалтерский баланс и его строение. Важнейшим элементом б/у является бух. баланс. Баланс это способ обобщенной группировки и текущего учета имущества предприятия по функциональной роли и источникам его образования в денежной оценке на определенную дату. Это таблица ...
18650. Архивы документов и их виды 14.9 KB
  Архивы документов и их виды. Архив учреждение или структурное подразделение организации осуществляющие хранение комплектование учет и использование архивных документов; Государственный архив федеральное государственное учреждение создаваемое Правительством ...
18651. Жизненный цикл (ЖЦ) ПИ. Фазы, стадии, этапы 15.79 KB
  Жизненный цикл ЖЦ ПИ. Фазы стадии этапы. Как и любое изделие ПИ имеет свой цикл жизни т.е. интервал времени от начального момента возникновения объективной необходимости в ПИ до момента изъятия его из эксплуатации. ЖЦ программного изделия заканчивается в результате е
18652. Планирование 15.21 KB
  Планирование. Планирование представляет собой определение стоящих перед организацией задач и путей их выполнения. Процесс планирования обычно включает в себя два направления: 1 Стратегическое; 2 Текущее т.е. составление производственных планов. Стратегическое пл...
18653. Файловые системы в современных операционных системах 16.71 KB
  Файловые системы в современных операционных системах. Файловая система это часть операционной системы назначение которой состоит в том чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными хранящимися на диске и обеспечить совместное использование...
18654. Особенности рынка ценных бумаг 15.55 KB
  Особенности рынка ценных бумаг Рынок ценных бумаг сегмент финансового рынка который включает в себя операции по куплепродаже и выпуску ценных бумаг. Он аккумулирует денежные накопления граждан юридических лиц а также государства и направляет их на развитие ведущи
18655. Структура данных в реляционных моделях 14.34 KB
  Структура данных в реляционных моделях. Реляционная модель данных разработанная Э.Коддом в 1970г. логическая модель данных описывающая: структуры данных в виде изменяющихся во времени наборов отношений; теоретикомножественные операции над данными: объединени...
18656. Опишите принцип функционирования экономического объекта как системы 14.73 KB
  Опишите принцип функционирования экономического объекта как системы Экономическая информационная система система функционирование которой во времени заключается в сборе хранении обработке и распространении информации о деятельности какоголибо экономического...