2. Описание рабочей установки и метода измерений

 

Для получения расчетных соотношений метода измерения контактной разности потенциалов _к между полупроводником и металлом продифференцируем выражение (5) по напряжению U  и найдем дифференциальное сопротивление R₀  контакта при нулевом смещении (U  0) в зависимости от температуры:

 

                                (7)

 

Откуда с учетом (6)

 

                                  (8)

 

где  функция, которая слабо зависит от тем-

пературы по сравнению со вторым слагаемым в уравнении (8).

Измерив на опыте сопротивление R₀ (например, с помощью мостиковой схемы) при разных температурах Т, а затем, построив график зависимости lnR₀ от 1/T, получим прямую линию (см. рис.4). По угловому коэффициенту этой прямой, пренебрегая зависимостью lnC от температуры, в указанных координатах найдем контактную разность потенциалов:

 

   

     ,            (9)

 

где R₀₁, R₀₂  дифференциальные сопротивления контакта при температурах Т₁ и Т₂, соответственно.

Блок-схема установки для определения температурной зависимости сопротивления точечного диода представлена нарис.5. Исследуемый диод 1, включенный в измерительное плечо переменного тока моста 2, опускают вместе с термометром 3 в стеклянную колбу с водой 4 (как это показано на рис.5) и нагревают с помощью электроплитки 5 от комнатной температуры до 80 С.

 

3. Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений

 

1. Включить измерительный мост в режиме измерений на переменном токе (~) и измерить сопротивление диода при комнатной температуре. Все измерения сопротивления проводить только на пределе «грубо»!

2. Включить электроплитку и измерить сопротивление диода при другой температуре, меняя ее значение через каждые 5С до 80С.

3. Выключить цепь. Внимание! Во избежание перегрева контакта металл-полупроводник сразу после окончания измерений с помощью лапки штатива поднять из воды термометр вместе с диодом.

4. Данные занести в таблицу результатов и провести необходимые расчеты.

5. Построить график зависимости  , проведя через экспериментальные точки прямую линию.

6. По формуле (9) найти значение контактной разности потенциалов _к, определив координаты двух точек прямолинейного отрезка в начале и в конце прямой.

 

Таблица результатов

№	t	Ro	Т		o	к
опыта	С	Ом	К			В

 

4. Вопросы для допуска к работе

1. Изложить методику измерения сопротивления диода и определения контактной разности потенциалов.

2. Объяснить, как зависит сопротивление контактного слоя от температуры? От обратной температуры?

3. В каких пределах в данной работе нужно измерить температуру образца?

5. Вопросы для защиты работы

1. Дайте понятие работы выхода (А), энергии Ферми (F) и контактной разности потенциалов (_к).

2. Раскройте механизм возникновения контактной разности потенциалов на границе металл-полупроводник, используя схему энергетических уровней.

3. Почему при наложении внешнего поля контакт металл-полупроводник обладает выпрямляющим свойством?

4. Выведите рабочую формулу для расчета контактной разности потенциалов.

5. Поясните вольтамперную характеристику точечного диода.