Фетисов ПРОВЕРКА ФОРМУЛЫ ШОКЛИ ДЛЯ p–n-ПЕРЕХОДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ ГЕРМАНИЯ Методические указания к выполнению лабораторной работы Ф-60 по курсу общей физики Под редакцией А.С. Епифанова М о с к в а Издательство МГТУ им. <...> Ф451 Проверка формулы Шокли для p–n-перехода и определение ширины запрещенной зоны германия: Метод. указания к выполнению лабораторной работы Ф-60 по курсу общей физики / Под ред. <...> – 27 с.: ил. тарная теория перехода, описана методика экспериментальной проверки формулы Шокли для вольт-амперной характеристики перехода и определения ширины запрещенной зоны германия. <...> Н.Э. Баумана, 2007 Цель работы – ознакомиться с физическими процессами в p–nпереходе (электронно-дырочном переходе) и его элементарной теорией, экспериментально проверить формулу Шокли для вольтамперной характеристики (ВАХ) перехода, определить ширину запрещенной зоны германия. <...> Собственная проводимость полупроводника В кристаллах атомы находятся так близко друг от друга, что валентные электроны могут переходить от одного атома к другому; следовательно, они принадлежат кристаллу в целом (рис. <...> Например, в германии и кремнии четыре валентных электрона осуществляют ковалентную связь с четырьмя соседними атомами в кристалле. <...> Ковалентные электронные связи в кристалле кремния (показаны линиями): а – при низкой температуре (условно Т = 0 К); б – при нагревании: точкой показан электрон проводимости, крестиком – дырка; стрелкой внизу показано направление внешнего электрического поля 3 Чтобы создать проводимость, необходимо разорвать хотя бы одну из связей, удалить с нее электрон и перенести его в какуюлибо другую ячейку кристалла, где все связи заполнены и этот электрон будет лишним. <...> Такой электрон в дальнейшем переходит из ячейки в ячейку. <...> Являясь лишним, он переносит с собой избыточный отрицательный заряд, т. е. становится электроном проводимости (рис. <...> Возникший недостаток электрона у одной из связей означает <...>
Проверка_формулы_Шокли_для_р-п-перехода_и_определения_ширины_запрещенной_зоны_германия.pdf
УДК 537.311.33(076)
ББК 32.852.2
Ф451
Рецензент Е.К. Кузьмина
Фетисов И.Н.
Ф451
Проверка формулы Шокли для p–n-перехода и определение
ширины запрещенной зоны германия: Метод. указания к
выполнению лабораторной работы Ф-60 по курсу общей
физики / Под ред. А.С. Епифанова. – М.: Изд-во МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2007. – 27 с.: ил.
тарная теория перехода, описана методика экспериментальной проверки
формулы Шокли для вольт-амперной характеристики перехода
и определения ширины запрещенной зоны германия.
Для студентов 2-го курса всех специальностей.
Рассмотрены физические процессы в p–n-переходе и элеменУДК
537.311.33(076)
ББК 32.852.2
Методическое издание
Фетисов Игорь Николаевич
ПРОВЕРКА ФОРМУЛЫ ШОКЛИ ДЛЯ p–n-ПЕРЕХОДА
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ
ГЕРМАНИЯ
Редактор А.В. Сахарова
Корректор Л.И. Малютина
Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой
Подписано в печать 06.11.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 1,75. Усл. печ. л. 1,63. Уч.-изд. л. 1,45.
Тираж 300 экз. Изд. № 47. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Теоретическая часть .................................................................................... 3
1. Электроны и дырки в полупроводниках. Собственная проводимость
полупроводника .......................................................................................... 3
2. Примесная проводимость ....................................................................... 6
3. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии ................. 9
4. Вольт-амперная характеристика идеального p–n-перехода ................ 12
5. Методика обработки результатов измерения вольт-амперной
характеристики и ее сравнения с описываемой формулой Шокли ........ 16
6. Особенности вольт-амперных характеристик реальных диодов ........ 17
7. Зависимость тока насыщения от температуры. Методика измерения
ширины запрещенной зоны германия ....................................................... 18
Экспериментальная часть ........................................................................... 20
Опыт 1. Изучение ВАХ и проверка формулы Шокли ............................. 20
Опыт 2. Изучение зависимости тока насыщения от температуры и
определение ширины запрещенной зоны ................................................. 22
Обработка и анализ результатов измерений ............................................. 24
Контрольные вопросы ................................................................................ 25
Список литературы ..................................................................................... 26
27
Стр.27