Описание макета установки для определения времени жизни неосновных носителей заряда методом спада фотопроводимости

Б

Рис.7. Блок-схема макета установки

Генератор парных импульсов

Выход

Осциллограф

Вход

R_огр

Полупров.

лазер

SiO₂ p⁺-Si

n-Si

Источник

напряжения

+ 

R_изм

x₀/2 0

X

лок-схема макета установки представлена на рис.7. Объектом измерений служит часть кремниевой пластины со сформированными в ее приповерхностном слое локальными диффузионнымиp-n переходами (p⁺-n переходами).

Порядок выполнения работы

1. Включите осциллограф, генератор и источник напряжения и дайте им прогреться в течение 30 мин.

2. Проверьте, что коммутация блоков макета установки соответствует блок-схеме.

3. Проверьте, что переключатель на блоке синхронизации осциллографа установлен в положение «ВНЕШ. 1:1».

4. Установите следующие параметры выходного импульса с помощью органов управления генератора (примерно):

5. период повторения импульсов – не менее 300 мкс;

6. длительность импульсов – около 10 мкс;

7. амплитуда импульсов – 20 В.

8. Установите органы управления осциллографа в положения, соответствующие параметрам подаваемых импульсов.

Примечание: начальные установки (пункты 1 – 5) уже могут быть произведены до начала работы, поэтому необходимо проверить их выполнение. При необходимости подключите выход генератора к входу осциллографа и добейтесь появления на экране осциллографа устойчивой осциллограммы импульсов напряжения.

9. Включите напряжение на выходе генератора. Увеличивая амплитуду импульсов напряжения, подаваемых на полупроводниковый лазер, добейтесь появления светового пятна на поверхности пластины.

10. Вращением ручки микрометра установите световое пятно как можно ближе к p-nпереходу и получите на экране осциллографа осциллограмму сигнала от образца, снимаемого с измерительного сопротивленияR_изм, получите максимальную амплитуду сигнала фотоответа. Момент совпадения светового пятна сp-nпереходом определяется по максимальному значению напряженияU.

11. Вращая ручку микрометра отведите световое пятно на такое расстояние, чтобы сигнал стал почти равен нулю, при этом показания микрометра будут соответствовать начальной координате х₀.

12. Вращая ручку микрометра, сместите световое пятно на расстояние равное примерно половине расстояния x₀ светового пятна от р-п перехода.

Примечание. Если используется двухлучевой (двухканальный) осциллограф, то на его экране можно наблюдать следующую осциллограмму: одна трасса - контрольный сигнал, соответствующий световым импульсам, и вторая трасса - сигнал отклика фотопроводимости. Изучение и измерение параметров кривой спада сигнала фотопроводимости (участок b второй трассы) позволяет определить время жизни неосновных носителей, генерируемых импульсным светом. Вид осциллограмм приведен на рис.8.

13. Сигнал, пропорциональный спаду фотопроводимости (участок кривой b на рис.8,б), растяните практически на весь экран осциллографа (рис.9).

14. Измерьте зависимость напряжения Uот времениtв области спада фотопроводимости. Результаты измерений запишите в следующую таблицу.

Таблица результатов измерений

t, мкс
U, В

Рис.8. Импульсы света (а) и соответствующие сигналы фотопроводимости (б). b - измеряемый участок спада фотопроводимости.

Рис.9. Зависимость сигнала, пропорционального фотопроводимости, от времени.