2. Описание установки и методики эксперимента

Экспериментальная установка схематично изображена на рис.2.1. p-n переход с сопротивлением R подключают к источнику напряжения e и помещают в термостат.

Рис.2.1.Блок-схема экспериментальной установки

В установке предусмотрена возможность плавного измерения температуры термостата и ее измерения цифровым термометром.

Ток через р-п переход зависит от приложенного внешнего напряжения следующим образом:

, (2.1)

где - ток насыщения при обратном включениир-п перехода, ,В – константа, зависящая от температуры, А – константа, не зависящая от температуры.

Эксперимент следует проводить при малых значениях напряжения . В этом случаеexp(eU/kT)<<1, и выражение (2.1) можно записать :

. (2.2)

Прологорифмировав (2.2), имеем

. (2.3)

По результатам эксперимента можно построить график зависимости (2.3). Эта зависимость представлена на рис. 2.2.

Рис.2.2. Зависимость логарифма тока от величины обратной

температуре p-n перехода

Поскольку константа С слабо зависит от температуры при измерениях в небольшом диапазоне температур, то выражению (2.3) соответствует линейная зависимость (рис.2.2). Измеряя тангенс угла наклона этого графика, можно определить eDj = E_Fp – E_Fn .

Лабораторная установка, выполненная в виде настольного прибора рис.2.3, на лицевой панели которого находятся тумблер 1 «сеть», фотодиод 2 включения сети, тумблер 3 включения термометра, тумблер включения нагревателя 4, переключатель 5 диодов Д1-Д2», тумблер 6 переключения «U|I» , табло мультиметра7, табло термометра 8.

3. Порядок выполнения работы

1. Включить вилку прибора в сеть.

2. Включить тумблер 1 «сеть». При этом на панели прибора должен загореться красный фотодиод 2.

3. Включить термометр тумблером 4.

4. Поставить переключатель 5 «Д1-Д2» в положение Д1, соответствующее первому диоду.

5. Меняя напряжение на диоде и измеряя его мультиметром 6, на котором установлен предел 2000т по шкале DCV, установить напряжение на диоде 0.

6. Переключить мультиметр в положении 2000по шкалеDCA, а тумблер 6 – в положение I, измерить ток через диод. Он должен быть 0.

7. Изменяя напряжение через 0,1 мВ, фиксировать значения тока, как описано в п.п.5-6.

Полученную вольтамперную характеристику занести в таблицу 1. Измерения производить во всем диапазоне изменения напряжения.

Таблица 1

ДИОД 1

U, мВ
I, мА

ДИОД 2

U, мВ
I, мА

8. Поставить переключатель 5 «Д1-Д2» в положение Д2, соответствующее второму диоду. Повторить п.п.5-7.

9. Включить тумблер «нагрев». Повторить п.п. 4-8 для температуры диодов, выбранной в интервале 50-70С.

10. Построить вольтамперные характеристики диодов при двух температурах.

11. При постоянном напряжении (например, 3В), подаваемом на диод, снять зависимость тока от температуры. Измерять напряжение и ток для диодов Д1 и Д2, как описано в п.п.4,5,6. Фиксировать значения тока при изменении температуры на каждые 5К. Результаты измерений свести в таблицу 2.

Таблица 2

ДИОД 1

U, мВ	T, К	I,мА

ДИОД 2

, U, мВ	T, К	I,мА

12. Построить зависимость для каждого диода. По графика определить разность уровней Ферми областей с разным типом проводимости.