Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Кафедра микро- и наноэлектроники
Отчет по лабораторной работе № 3 «Исследование фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов»
Выполнил : Попов Алексей Павлович
Группа № 8802
Преподаватель: Овчинников Сергей Юрьевич
Оценка лабораторного занятия |
||||
Вопросы |
Подготовка к лабораторной работе |
Отчет по лабораторной работе |
Коллоквиум |
Комплексная оценка |
|
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2020
Лабораторная работа № 3 Исследование фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов
Работа № 3. Исследование фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов
Цель работы: исследование спектральных зависимостей фотопроводимости полупроводников CdS и CdSe и зависимостей фотопроводимости от уровня оптического облучения.
Схема установки.
Основной частью установки для исследования фотоэлектрических свойств полупроводников является монохроматор (рисунок ниже). Световой поток от лампы E, питаемой от источника G, через входную щель монохроматора F1 , ширина которой регулируется микрометрическим винтом, поступает на диспергирующее устройство П.
Схема для исследования фотоэлектрических свойств полупроводников
На выходе монохроматора (щель F2) установлены исследуемые образцы R полупроводниковых материалов. Изменение проводимости фиксируется с помощью цифрового омметра PR.
Основные расчетные формулы
1. Расчетная формула для определения проводимости полупроводника на свету для всех длин волн
γс = 1/Rc
, где Rc – сопротивление полупроводника на свету
2. Расчетная формула для определения фотопроводимости
γф = γс – γт
, где γт – проводимость полупроводника в темноте
3. Расчетная формула для определения приведенной фотопроводимости
γ’ф = γф / Эλ
, где Эλ – энергия излучения
4. Расчетная формула для определения энергии активации фотопроводимости
ΔЭ = (h*c) / λпор
, где h – постоянная Планка, c – скорость света в вакууме, λпор – красная граница фотоэффекта
Обработка результатов эксперимента
Исследование спектральной зависимости фотопроводимости для первого образца |
|||||||
Деление барабана |
λ, мкм |
Эλ, у.е. |
Rc, Мом |
γс, мкСм |
γф, мкСм |
γ'ф, у.е. |
γ'ф/γ'ф max, о. е. |
600 |
0,476 |
0,141 |
2,930 |
0,341 |
0,279 |
1,981 |
0,01730948 |
700 |
0,477 |
0,143 |
2,280 |
0,439 |
0,377 |
2,634 |
0,02301321 |
800 |
0,478 |
0,145 |
1,754 |
0,570 |
0,508 |
3,504 |
0,03062244 |
900 |
0,479 |
0,147 |
1,327 |
0,754 |
0,692 |
4,705 |
0,04111134 |
1000 |
0,480 |
0,150 |
0,972 |
1,029 |
0,967 |
6,445 |
0,05632293 |
1100 |
0,481 |
0,153 |
0,732 |
1,366 |
1,304 |
8,524 |
0,07448401 |
1200 |
0,482 |
0,157 |
0,532 |
1,880 |
1,818 |
11,578 |
0,10117175 |
1300 |
0,484 |
0,163 |
0,392 |
2,551 |
2,489 |
15,270 |
0,13343745 |
1400 |
0,487 |
0,172 |
0,287 |
3,484 |
3,422 |
19,897 |
0,17387179 |
1500 |
0,490 |
0,182 |
0,204 |
4,902 |
4,840 |
26,593 |
0,23238459 |
1600 |
0,494 |
0,195 |
0,134 |
7,463 |
7,401 |
37,952 |
0,33164563 |
1700 |
0,499 |
0,210 |
0,089 |
11,198 |
11,136 |
53,030 |
0,46339882 |
1800 |
0,505 |
0,288 |
0,063 |
15,773 |
15,711 |
54,552 |
0,47669944 |
1900 |
0,512 |
0,248 |
0,040 |
25,316 |
25,254 |
101,832 |
0,88986312 |
2000 |
0,520 |
0,270 |
0,032 |
30,960 |
30,898 |
114,436 |
1 |
2100 |
0,528 |
0,295 |
0,034 |
29,155 |
29,093 |
98,619 |
0,86177955 |
2200 |
0,536 |
0,323 |
0,034 |
29,586 |
29,524 |
91,405 |
0,79874213 |
2300 |
0,545 |
0,353 |
0,036 |
27,855 |
27,793 |
78,734 |
0,6880183 |
2400 |
0,555 |
0,385 |
0,045 |
22,222 |
22,160 |
57,559 |
0,50297947 |
2500 |
0,566 |
0,420 |
0,071 |
14,025 |
13,963 |
33,246 |
0,29051861 |
2600 |
0,579 |
0,460 |
0,136 |
7,353 |
7,291 |
15,850 |
0,1385041 |
2700 |
0,594 |
0,505 |
0,280 |
3,571 |
3,509 |
6,949 |
0,06072701 |
2800 |
0,611 |
0,560 |
0,693 |
1,443 |
1,381 |
2,466 |
0,02154979 |
2900 |
0,629 |
0,630 |
2,526 |
0,396 |
0,334 |
0,530 |
0,00463117 |
3000 |
0,649 |
0,710 |
8,513 |
0,117 |
0,055 |
0,078 |
0,00068268 |
3100 |
0,672 |
0,830 |
11,670 |
0,086 |
0,024 |
0,029 |
0,00024941 |
3200 |
0,697 |
0,990 |
12,514 |
0,080 |
0,018 |
0,018 |
0,00015809 |
3300 |
0,725 |
1,170 |
|
|
|
|
|
3400 |
0,758 |
1,370 |
|
|
|
|
|
3500 |
0,800 |
1,600 |
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|||||||
Исследование спектральной зависимости фотопроводимости для второго образца |
|||||||
Деление барабана |
λ, мкм |
Эλ, у.е. |
Rc, Мом |
γс, мкСм |
γф, мкСм |
γ'ф, у.е. |
γ'ф/γ'ф max, о. е. |
600 |
0,476 |
0,141 |
13,910 |
0,072 |
0,009 |
0,063 |
7,6815E-05 |
700 |
0,477 |
0,143 |
13,350 |
0,075 |
0,012 |
0,083 |
0,00010143 |
800 |
0,478 |
0,145 |
12,510 |
0,080 |
0,017 |
0,117 |
0,00014229 |
900 |
0,479 |
0,147 |
11,460 |
0,087 |
0,024 |
0,165 |
0,00020105 |
1000 |
0,480 |
0,150 |
10,290 |
0,097 |
0,034 |
0,228 |
0,00027761 |
1100 |
0,481 |
0,153 |
8,921 |
0,112 |
0,049 |
0,321 |
0,00039091 |
1200 |
0,482 |
0,157 |
7,180 |
0,139 |
0,076 |
0,486 |
0,00059185 |
1300 |
0,484 |
0,163 |
5,560 |
0,180 |
0,117 |
0,717 |
0,00087335 |
1400 |
0,487 |
0,172 |
4,010 |
0,249 |
0,186 |
1,084 |
0,00132005 |
1500 |
0,490 |
0,182 |
2,560 |
0,391 |
0,328 |
1,800 |
0,00219297 |
1600 |
0,494 |
0,195 |
1,510 |
0,662 |
0,599 |
3,073 |
0,0037437 |
1700 |
0,499 |
0,210 |
0,847 |
1,180 |
1,117 |
5,321 |
0,00648187 |
1800 |
0,505 |
0,288 |
0,455 |
2,198 |
2,135 |
7,413 |
0,00903008 |
1900 |
0,512 |
0,248 |
0,206 |
4,850 |
4,787 |
19,301 |
0,02351298 |
2000 |
0,520 |
0,270 |
0,101 |
9,872 |
9,809 |
36,328 |
0,04425608 |
2100 |
0,528 |
0,295 |
0,059 |
17,007 |
16,944 |
57,437 |
0,06997059 |
2200 |
0,536 |
0,323 |
0,036 |
27,624 |
27,561 |
85,329 |
0,10394987 |
2300 |
0,545 |
0,353 |
0,022 |
44,643 |
44,580 |
126,289 |
0,15384756 |
2400 |
0,555 |
0,385 |
0,006 |
163,934 |
163,871 |
425,640 |
0,51852434 |
2500 |
0,566 |
0,420 |
0,003 |
344,828 |
344,765 |
820,868 |
1 |
2600 |
0,579 |
0,460 |
0,004 |
270,270 |
270,207 |
587,407 |
0,7155926 |
2700 |
0,594 |
0,505 |
0,012 |
86,957 |
86,894 |
172,066 |
0,20961515 |
2800 |
0,611 |
0,560 |
0,080 |
12,516 |
12,453 |
22,237 |
0,02708945 |
2900 |
0,629 |
0,630 |
|
|
|
|
|
3000 |
0,649 |
0,710 |
|
|
|
|
|
3100 |
0,672 |
0,830 |
|
|
|
|
|
3200 |
0,697 |
0,990 |
|
|
|
|
|
3300 |
0,725 |
1,170 |
|
|
|
|
|
3400 |
0,758 |
1,370 |
|
|
|
|
|
3500 |
0,800 |
1,600 |
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|||||||
Световая характеристика образца 1 |
|
|
||
d, мм |
Rc, МОм |
γс, мкСм |
γф, мкСм |
d/dmax, о. е. |
0,01 |
0,067 |
15,038 |
14,976 |
0,003 |
0,02 |
0,066 |
15,198 |
15,136 |
0,005 |
0,03 |
0,066 |
15,267 |
15,205 |
0,008 |
0,05 |
0,065 |
15,504 |
15,442 |
0,013 |
0,1 |
0,062 |
16,103 |
16,041 |
0,025 |
0,2 |
0,058 |
17,331 |
17,269 |
0,050 |
0,3 |
0,054 |
18,484 |
18,422 |
0,075 |
0,5 |
0,048 |
20,704 |
20,642 |
0,125 |
1 |
0,042 |
23,866 |
23,804 |
0,250 |
2 |
0,042 |
24,096 |
24,034 |
0,500 |
4 |
0,042 |
23,866 |
23,804 |
1,000 |
