Что такое ширина запрещенной зоны
Запрещённая зона
По ширине запрещённой зоны твёрдые вещества, по их электрическим свойствам, условно разделяют на металлы — тела, где отсутствует запрещённая зона, то есть электроны в таком веществе могут иметь произвольную энергию, полупроводники — в этих веществах ширина запрещённой зоны составляет от долей до 3—4 эВ и диэлектрики — с шириной запрещённой зоны более 4—5 эВ.
Связанные понятия
Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает.
300 К) полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 10−4−10
10 Ом−1·см−1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям (нагрев, облучение, деформации и т. п.), а также к содержанию структурных дефектов и примесей.
5⋅103 Вт·м−1·К−1 соответственно). Высокая подвижность носителей.
Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.
Кристалл — вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла. Решётка имеет сходство с канвой или сеткой, что даёт основание называть точки решётки узлами. Решёткой является совокупность точек, которые возникают из отдельной произвольно выбранной точки кристалла под действием группы трансляции. Это расположение замечательно тем, что относительно каждой точки все остальные расположены совершенно одинаково. Применение к решётке в целом любой из присущих ей трансляций приводит.
Ширина запрещённой зоны
Ширина запрещённой зоны — это ширина энергетического зазора между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны, в котором отсутствуют разрешённые состояния для электрона. У металлов и полуметаллов она равна нулю, в то время как у полупроводников и диэлектриков она отлична от нуля.
Величина ширины запрещённой зоны имеет важное значение при генерации света в светодиодах и полупроводниковых лазерах, поскольку именно она определяет энергию испускаемых фотонов. Для изготовления светодиодов и лазеров используются прямозонные полупроводники. В прямозонных полупроводниках экстремумы зон находятся при одном и том же значении волнового вектора, и генерация света происходит с большей вероятностью. В непрямозонных полупроводниках потолок валентной зоны и дно зоны проводимости разнесены в пространстве волновых векторов, для выполнения закона сохранения импульса нужно ещё испустить фонон с большим квазиимпульсом, и поэтому вероятность излучательной рекомбинации существенно ниже.
Ширина запрещенной зоны (минимальная энергия, необходимая для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости) составляет от нескольких сотых до нескольких электрон-вольт для полупроводников и свыше 6 эВ для диэлектриков. Полупроводники с шириной запрещенной зоны менее
0.3 эВ называют узкозонными полупроводниками, а полупроводники с шириной запрещенной зоны более
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Ширина запрещённой зоны» в других словарях:
ширина запрещённой энергетической зоны — draudžiamosios energijos tarpo plotis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. forbidden energy bandwidth vok. Breite der verbotenen Energiezone, f; verbotener Energiebandabstand, m rus. ширина запрещённой энергетической зоны, f… … Radioelektronikos terminų žodynas
Запрещённая зона — Ширина запрещённой зоны различных материалов Материал Форма Энергия в эВ 0 K 300 K Элемент C (мод. Алмаз) непрямая 5,4 5,46–6,4 Si непрямая 1,17 1,12 Ge непрямая 0,75 0,67 Se прямая 1,74 АIV … Википедия
Запрещенная зона — Запрещённая зона область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле. В полупроводниках запрещённой зоной обычно называют область энергий, отделяющую полностью заполненную электронами валентную зону… … Википедия
ПОЛУПРОВОДНИКИ — широкий класс в в, характеризующийся значениями уд. электропроводности s, промежуточными между уд. электропроводностью металлов s=106 104 Ом 1 см 1 и хороших диэлектриков s=10 10 10 12 Ом 1см 1 (электропроводность указана при комнатной темп ре).… … Физическая энциклопедия
2D-система для частиц двух сортов — Связать? 2Д система для частиц двух сортов (Two sorts paricles 2D system) стандартная квантово механическая задача для движения частиц двух сортов (например, электронов и дырок) в замкнут … Википедия
ТВЁРДОЕ ТЕЛО — агрегатное состояние в ва, характеризующееся стабильностью формы и хар ром теплового движения атомов, к рые совершают малые колебания вокруг положений равновесия. Различают крист. и аморфные Т. т. Кристаллы характеризуются пространств.… … Физическая энциклопедия
Полупроводник — Монокристаллический кремний полупроводниковый материал, наиболее широко … Википедия
Графеновые наноленты — Графен … Википедия
Полупроводники — вещества, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов… … Википедия
Запрещённая зона
Материал | Форма | Энергия в эВ | |
---|---|---|---|
0 K | 300 K | ||
Элемент | |||
C (мод. Алмаз) | непрямая | 5,4 | 5,46–6,4 |
Si | непрямая | 1,17 | 1,12 |
Ge | непрямая | 0,75 | 0,67 |
Se | прямая | 1,74 | |
А IV В IV | |||
SiC 3C | непрямая | 2,36 | |
SiC 4H | непрямая | 3,28 | |
SiC 6H | непрямая | 3,03 | |
АIIIВ V | |||
InP | прямая | 1,42 | 1,27 |
InAs | прямая | 0,43 | 0,355 |
InSb | прямая | 0,23 | 0,17 |
InN | прямая | 1,97 | |
GaN | прямая | 3,37 | |
GaP 3C | непрямая | 2,26 | |
GaSb | прямая | 0,81 | 0,69 |
GaAs | прямая | 1,52 | 1,42 |
AlxGa1-xAs | x 0,4 непрямая | 1,42–2,16 | |
AlAs | непрямая | 2,16 | |
AlSb | непрямая | 1,65 | 1,58 |
AlN | 6,2 | ||
А II В VI | |||
TiO2 | 3,03 | 3,2 | |
ZnO | прямая | 3,436 | 3,37 |
ZnS | 3,56 | ||
ZnSe | прямая | 2,70 | |
CdS | 2,42 | ||
CdSe | 1,74 | ||
CdTe | прямая | 1,45 | |
CdS | 2,4 |
Запрещённая зона — область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле.
Содержание
Основные сведения
В полупроводниках запрещённой зоной называют область энергий, отделяющую полностью заполненную электронами валентную зону (при Т=0 К) от незаполненной зоны проводимости. В этом случае шириной запрещённой зоны (см. рисунок) называется разность энергий между дном (нижним уровнем) зоны проводимости и потолком (верхним уровнем) валентной зоны.
Характерные значения ширины запрещённой зоны в полупроводниках составляют 0,1—4 эВ. Кристаллы с шириной запрещённой зоны более 4 эВ обычно относят к диэлектрикам.
Ширина запрещённой зоны
Ширина запрещённой зоны — это ширина энергетического зазора между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны, в котором отсутствуют разрешённые состояния для электрона.
Величина ширины запрещённой зоны имеет важное значение при генерации света в светодиодах и полупроводниковых лазерах, поскольку именно она определяет энергию испускаемых фотонов. Для изготовления светодиодов и лазеров используются прямозонные полупроводники. В прямозонных полупроводниках экстремумы зон находятся при одном и том же значении волнового вектора, и генерация света происходит с большей вероятностью. В непрямозонных полупроводниках потолок валентной зоны и дно зоны проводимости разнесены в пространстве волновых векторов, для выполнения закона сохранения импульса нужно ещё испустить фонон с большим квазиимпульсом, и поэтому вероятность излучательной рекомбинации существенно ниже.
Ширина запрещённой зоны (минимальная энергия, необходимая для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости) составляет от нескольких сотых до нескольких электрон-вольт для полупроводников и свыше 6 эВ для диэлектриков. Полупроводники с шириной запрещённой зоны менее
0.3 эВ называют узкозонными полупроводниками, а полупроводники с шириной запрещённой зоны более
3 эВ — широкозонными полупроводниками.
не обязательно величина строго положительная. Она может оказаться и равной нулю, или даже отрицательной. При
зоны проводимости и валентная смыкаются в точке
, и для возникновения пары свободных носителей заряда тепловая активация не требуется. Соответственно концентрация носителей (а с ней и электропроводность вещества) оказывается отличной от нуля при сколь угодно низких температурах, как в металлах. Поэтому такие вещества относят к полуметаллам. К числу их относится, например, серое олово. При
валентная зона и зона проводимости перекрываются. Пока это перекрытие не слишком велико, рассматриваемое вещество также оказывается полуметаллом. Видимо, так обстоит дело в теллуриде и селениде ртути, а также в ряде других соединений. [1]
Прямые и непрямые переходы
Полупроводники, переход электрона в которых из зоны проводимости в валентную зону не сопровождается потерей импульса (прямой переход), называются прямопереходными.
Полупроводники, переход электрона в которых из зоны проводимости в валентную зону сопровождается потерей импульса, которая приводит к испусканию фонона (непрямой переход), называются непрямопереходными. При этом, в процессе поглощения энергии, кроме электрона и фотона, должна участвовать ещё и третья частица (например, фонон), которая заберёт часть импульса на себя. Но обычно случается так, что фотон даже не испускается, а всю энергию на себя забирает электрон.
Наличие прямых и непрямых переходов объясняется зависимостью энергии электрона от его импульса. При излучении или поглощении фотона при таких переходах общий импульс системы электрон-фотон сохраняется согласно закону сохранения импульса.
Определение ширины запрещенной зоны полупроводников
Цель работы.экспериментально исследовать зависимость сопротивления полупроводника от температуры, определить ширину запрещенной зоны (энергию активации) и температурный коэффициент сопротивления полупроводника.
Приборы и принадлежности
4. Мост сопротивлений.
7. Соединительные провода.
Краткая теория
Электрон изолированного атома имеет некоторые определенные значения энергии, которые изображают в виде энергетических уровней. На рис. 1 представлены энергетические уровни изолированного атома.
Для образования кристалла будем «мысленно» сближать N изолированных атомов. Взаимодействие электрона со всеми N атомами кристалла приводит к изменению энергии электрона. Каждый энергетический уровень атома расщепляется на N уровней, и образуются энергетические зоны (см. рис. 2).
В кристалле все энергетические уровни можно разделить на три энергетические зоны. Энергетические уровни валентных электронов атомов образуют валентную зону (см. рис. 3). Свободные электроны могут иметь в кристалле не любые, а дискретные (некоторые определённые) значения энергии. Энергетические уровни свободных электронов образуют свободную зону или зону проводимости.
При температуре электроны кристалла заполняют нижние энергетические уровни. По принципу Паули на каждом энергетическом уровне может находиться не более двух электронов с противоположно направленными спинами.
У полупроводников при температуре 0 К полностью заполнена электронами валентная зона. В свободной зоне электронов нет. Ширина запрещенной зоны полупроводников небольшая: порядка 1 эВ. С ростом температуры электроны, получая энергию, могут переходить на вышележащие энергетические уровни. Энергии теплового движения электронов и энергии электрического поля тока достаточно для перехода электронов из валентной зоны полупроводника в зону проводимости.
При подключении полупроводника к источнику тока в цепи появляется электрическое поле. Свободные электроны в зоне проводимости под действием этого поля движутся противоположно полю (вектору напряженности электрического поля) и образуют электронную проводимость полупроводника. В валентной зоне на месте ушедшего электрона остается некомпенсированный положительный электрический заряд – дырка. Под действием электрического поля электрон с соседнего уровня может перейти на место дырки, а там, откуда электрон ушел, образуется новая дырка. Можно сказать, что дырки движутся по полю. Дырки в валентной зоне образуютдырочную проводимость полупроводника. Электронная и дырочная проводимости химически чистого полупроводника составляют собственную проводимость полупроводника.
Электрическая проводимость в кристалле пропорциональна концентрации носителей тока (электронов и дырок). Распределение электронов по энергетическим уровням характеризуется функцией Ферми-Дирака
, (1)
где Е – энергия электрона, ЕF – энергия Ферми;
Т – абсолютная температура кристалла;
– функция Ферми-Дирака, которая определяет вероятность нахождения электрона на энергетическом уровне с энергией Е.
В металле энергией Ферми называют максимальную кинетическую энергию, которую могут иметь электроны проводимости при температуре 0 К. Энергетический уровень, соответствующий энергии Ферми, называется уровнем Ферми. Таким образом, уровень Ферми – это верхний заполненный электронами энергетический уровень в металле при температуре 0 К.
Значение уровня Ферми в химически чистом полупроводнике, отсчитанное от потолка валентной зоны, приблизительно равно половине ширины запрещенной зоны
. (2)
Отсюда следует, что уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны. Если энергия электрона, находящегося в зоне проводимости, равна Е, тогда по рис. 3 видно, что
.(3)
При невысоких температурах в формуле (1) единицей в знаменателе можно пренебречь. Учитывая выражение (3), из формулы (1) получают
. (4)
Удельная проводимость полупроводника пропорциональна концентрации носителей тока, поэтому она пропорциональна функции Ферми-Дирака (формула (4)), тогда можно записать
,
где – постоянная величина, зависящая от данного полупроводника.
Сопротивление обратно пропорционально проводимости, поэтому его можно представить в виде
, (5)
здесь А – коэффициент, зависящий от физических свойств полупроводника.
Из формулы (5) видно, что с ростом температуры сопротивление полупроводника R уменьшается. По зонной теории эта закономерность объясняется следующим образом: при увеличении температуры растет число электронов в свободной зоне и число дырок в валентной зоне, поэтому проводимость полупроводника увеличивается, а сопротивление уменьшается. У металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается.
Для определения ширины запрещенной зоны необходимо прологарифмировать формулу (5)
. (6)
Коэффициент А неизвестен, поэтому сначала записывают формулу (6) для двух разных температур Т1и Т2
, (7)
. (8)
Вычитают из формулы (7) выражение (8)
. (9)
Из формулы (9) для ширины запрещенной зоны получают расчетную формулу
. (10)
График зависимости lnR от 1/Tдля полупроводника с собственной проводимостью представляет собой прямую линию (рис. 4), тангенс угла наклона которой к оси абсцисс равен
. (11)
Сравнивая формулы (10) и (11), можно получить
.
Температурный коэффициент сопротивления показывает относительное изменение сопротивления при нагревании вещества на 1 К
. (12)
Единица измерения в СИ .
Взяв производную сопротивления по температуре в формуле (5), можно записать:
. (13)
Формулу (13) подставляют в формулу (12) и, учитывая формулу сопротивления R (5), получают
.
Расчетная формула для температурного коэффициента сопротивления полупроводника равна
. (14)
Температурный коэффициент сопротивления полупроводников зависит от температуры и химической природы вещества. Знак минус в формуле (14) учитывает, что с ростом температуры сопротивление полупроводника уменьшается. У металлов температурный коэффициент сопротивления является положительной величиной.
Описание установки
На рис. 5 представлена схема лабораторной установки. Терморезистор 1, термометр 5 и нагреватель 4 помещены в закрытый сосуд.
Напряжение на нагреватель подается от трансформатора (ЛАТР), подключенного к сети 3.
Терморезистор – это полупроводник, сопротивление которого зависит от температуры. Измерение сопротивления осуществляется мостом 2 типа Р 333.
Для исследований применяют терморезистор ОСММТ– 4 (рис. 6), состоящий из смеси окислов меди и марганца. Терморезистор 1 в виде стержня находится в замкнутом металлическом корпусе 2. Герметизация выводов 3 обеспечивается слоем олова и стеклянным изолятором 4.
Терморезисторы применяют для измерения температуры.
Выполнение работы
1. Сопротивление терморезистора при комнатной температуре измерить при помощи моста 2.
2. Включить нагреватель.
3. Измерять сопротивление терморезистора через каждые С. Провести 4-5 измерений, не допуская повышения температуры более
С.
4. Результаты измерений занести в таблицу.
5. Построить график зависимости сопротивления от температуры в координатах lnR и Т .
6. Рассчитать значение энергии активации (ширины запрещенной зоны) по формуле (10).
7. Вычислить температурный коэффициент сопротивления полупроводника по формуле (14).
8. Результаты вычислений занести в таблицу и сделать вывод.
Контрольные вопросы
1. Каким образом происходит расщепление энергетических уровней на зоны в кристаллическом твердом теле?
2. Как образуется валентная зона?
3. Как образуется зона проводимости (свободная зона)?
4. Как возникает собственная проводимость полупроводников?
5. Какому закону подчиняется распределение электронов по энергетическим уровням?
6. Каков физический смысл функции Ферми-Дирака?
7. Как изменяется сопротивление полупроводника с ростом температуры? (Построить график этой функции). Сравнить с металлами.
8. Что такое температурный коэффициент сопротивления? Какова его зависимость от температуры? Сравнить температурный коэффициент сопротивления полупроводников и металлов.
Лабораторная работа № 6
Изучение свойств p-n-перехода и снятие статических
Характеристик транзистора
Цель работы. изучить работу полупроводникового диода и транзистора. Проследить изменение тока через p-n-переход в зависимости от изменения напряжения в прямом и запорном направлениях. Снять статические характеристики транзистора.
Приборы и принадлежности
3. Миллиамперметр с многопредельной шкалой.
6. Двухполюсный переключатель.
7. Соединительные провода.
8. Источники напряжения.
Краткая теория
Свойства и проводимость примесных полупроводников определяются имеющимися в них искусственно вводимыми примесями. Как известно, атомы германия или кремния, являющиеся полупроводниками, в узлах кристаллической решетки связаны четырьмя ковалентными связями с соседними атомами. Если часть атомов полупроводника в узлах кристаллической решетки заменить атомами другого вещества, имеющими иную валентность, то полупроводник приобретет примесную проводимость. Например, если при выращивании кристалла германия в расплав добавить небольшое количество пятивалентного мышьяка (или фосфора), то последний внедрится в решетку кристалла, и четыре из его пяти валентных электронов образуют четыре ковалентные связи с атомами германия. Пятый электрон оказывается “лишним”, легко отщепляется от атома за счет энергии теплового движения и может участвовать в переносе заряда, т.е. создании тока в полупроводнике.
Пятый электрон примеси занимает состояние чуть ниже края зоны проводимости, т.е. находится в запрещенной зоне (рис. 1,а). Этот энергетический уровень называется донорным. Его положение вблизи зоны проводимости обусловливает легкость перехода электрона с донорного уровня в зону проводимости за счет тепловых колебаний решетки.
Германий или кремний можно легировать трехвалентными атомами, например, галлием, бором или индием. Три валентных электрона атома бора не могут образовать ковалентные связи со всеми четырьмя соседними атомами германия. Поэтому одна из связей оказывается неукомплектованной и представляет собой место, способное захватить электрон. При переходе на это место электрона одной из соседних пар возникает дырка, которая будет кочевать по кристаллу.
Если в пластину из монокристалла германия, например, с электронным механизмом проводимости (п-типа ) вплавить кусочек индия, то атомы индия диффундируют в германий на некоторую глубину и получается пластина германия, в различных частях которой проводимость разная.
Тонкий слой на границе между двумя областями одного и того же кристалла, отличающийся типом примесной проводимости, называют р-n-переходом. Во всех полупроводниковых приборах присутствуют р-п-переходы, которые обусловливают их работу.
Свободные электроны в полупроводнике n-типа обладают большой энергией, чем дырки в валентной зоне полупроводника р-типа, поэтому электроны из полупроводника n-типа переходят в полупроводник р-типа. В результате этого перехода уровень Ферми у первого полупроводника понижается, а у второго- повышается. Переход заканчивается, когда уровни Ферми в обоих полупроводниках уравниваются (рис. 2).
Нижняя граница зоны проводимости определяет изменения потенциальной энергии электронов в направление, перпендикулярно к р-n-переходу. Заряд дырок противоположен заряду электрона, поэтому их потенциальная энергия больше там, где меньше потенциальная энергия электрона.
Благодаря переходу электронов в р-полупроводник в близи границы создается избыток отрицательных зарядов, а в n-полупроводнике, наоборот, избыток положительных зарядов. Поэтому на границе возникает электрическое поле, вектор напряженности которого направлен от полупроводника n-типа к полупроводнику р-типа (рис. 3).
В результате этого возникает запорный слой, обедненный основными носителями заряда (количество основных носителей заряда вблизи контакта каждой области уменьшается).
Одновременно возникает потенциальный барьер, препятствующий движению основных носителей заряда. Не основные носители могут свободно диффундировать из одной области в другую под действием этого поля.
Устройство, состоящее из двух материалов различной проводимости, называется полупроводниковым диодом. Если его подключить к источнику напряжения так, чтобы положительный потенциал был подан на р-область, а отрицательный на n-область, то в диоде появится электрическое поле
, созданное источником напряжения и направленное навстречу полю р-n-перехода
(рис. 4). Оно ослабляет действие поля р-n— перехода и понижает потенциальный барьер. Область контакта обогащается основными носителями зарядов. Сопротивление контакта уменьшается. Под действием сторонних сил источника в цепи пойдет ток, направленный в диоде от р— к n-области. Такое включение источника называется прямым. р-n-переход при этом обладает сопротивлением
, которое можно подсчитать из формулы:
,
где и
— соответственно напряжение и ток в контакте в проходном направлении.
Если же источник включить, как показано на рис. 5, электрическое поле источника, складываясь с полем запорного слоя, усиливает запорное поле. При этом потенциальный барьер возрастает, а запорный слой увеличивается. Через контакт могут переходить лишь неосновные носители заряда. Так как их концентрация мала, то ток, идущий через контакт, мал. Такое включение источника называется запорным.
Сопротивление р-n-перехода в этом случае определяется по формуле:
,
где U-и I— соответственно напряжение и токи в контакте в запорном направлении.
Зависимость I(U) тока, протекающего по диоду, от приложенного к нему напряжения называется вольт- амперной характеристикой диода. Эта зависимость показана на рис. 6.
Количественно выпрямляющее действие диода оценивается коэффициентом выпрямления К. Коэффициент выпрямления равен отношению прямого тока к току в запорном направлении при одинаковых напряжениях:
.
Коэффициент выпрямления К не остается постоянным в разных режимах работы диода. С увеличением напряжения U он возрастает, достигая при некотором максимального значения, а затем убывает.
Односторонняя проводимость полупроводникового диода позволяет использовать его для выпрямления переменного тока.
В полупроводниковой пластинке можно создать два р-п— перехода. Такое устройство называют транзистором. В зависимости от порядка чередования областей с разными типами проводимости различают р-n-р и n-р-n— транзисторы. В их работе нет принципиальной разницы.
.
Так как по закону Ома
;
,
то транзистор, подключенный в схему с общей базой, дает усиление напряжения , и, соответственно, мощности, которое равно:
.
Транзисторы имеют ряд преимуществ в сравнении с вакуумными триодами: они потребляют меньшую мощность, немедленно готовы к работе, их надежность и срок службы больше, а габариты меньше.
Описание установки
Условные обозначения полупроводникового диода и транзисторов показаны на рис. 8.
Полупроводниковый диод в лабораторной работе включается по схеме рис. 9. В цепи используется многопредельный миллиамперметр. Включая его в цепь разными клеммами, можно изменять чувствительность миллиамперметра. Это дает возможность с высокой точностью измерять как прямой, так и обратный ток, несмотря на то, что их величины существенно отличны. Двухполюсный переключатель позволяет подавать на клеммы диода прямое и обратное напряжение.
Для снятия статических характеристик транзистора электрическая цепь собирается по схеме, показанной на рис. 10. Эта схема имеет две цепи: цепь эмиттера и коллектора.
В схеме используется транзистор типа р-n-р. Поэтому на эмиттер подается положительный, а на коллектор отрицательный потенциал по сравнению с базой.
Вольтметр и потенциометр Пэ в цепи эмиттера имеют меньшие пределы измерения и сопротивления, чем аналогичные приборы в цепи коллектора.
Выполнение работы
1. Собрать цепь по схеме (см. рис. 9) и с разрешения лаборанта подключить источник тока. Диод должен быть подключен к источнику тока в прямом направлении.
3. Переключателем подать на диод обратное напряжение, а затем уменьшить пределы измерения миллиамперметра, т.е. увеличить его чувствительность.
5. Данные измерений и вычислений занести в табл. 1.
Прямое включение | Обратное включение | К | |||
| | | | | |
В | mA | кОм | В | mA | кОм |
6. Построить график зависимости прямого и обратного тока от напряжения.
7. Определить сопротивление р-n-перехода и коэффициент выпрямления для всех измерений.
8. Сделать вывод относительно изменения R и K с изменением напряжения.
9. Для снятия статических характеристик транзистора собрать цепь согласно схеме (см. рис. 10). Подключить источники тока с разрешения лаборанта.
12. Проделать аналогичные измерения при эмиттерном токе Iэ2.
13. Данные измерений занести в табл. 2.
Uk = const | Iэ 1= 3 mA | Iэ2 = 6 mA | |||
Uэ | Iэ | Uк | Iк | Uк | Iк |
14. Построить статические характеристики полупроводникового триода, как показано на рис. 11.
Контрольные вопросы
1. Как влияют примеси на электропроводимость полупроводников?
2. Объяснить образование р-n-перехода и его свойства?
3. Как подключить источник тока к диоду в прямом, в обратном направлениях? Что при этом происходит в р-n-переходе?
4. Почему ток в цепи при включении диода в проходном направлении больше тока в запорном направлении?
5. Какие внешние факторы изменяют проводимость полупроводника?
6. Почему при достаточно большом запорном напряжении обратный ток возрастает (см. участок аb на рис. 6)?
7. Что характеризует коэффициент выпрямления К? Как изменяется К с изменением напряжения?
8. Сравнить сопротивления R+и R- при одинаковых напряжениях. Какие из них больше, почему?
9. Устройство и работа транзистора. Что такое эмиттер, коллектор? Можно ли их поменять местами? Почему? С какой целью база изготовляется малой толщины?
10. Почему при меньшем токе на эмиттере ток насыщения коллектора мал? Что такое ток насыщения коллектора?
11. Почему при коллекторном напряжении, равном нулю, ток в коллекторе ?
12. Усиливает ли транзистор, включенный по схеме с общей базой, величину тока? Объяснить усиление транзистором напряжения и мощности.
13. Как включить источник тока к эмиттеру, к коллектору?
14. Объяснить на статических характеристиках, как влияет изменение эмиттерного напряжения на величину тока насыщения коллектора, почему?
Лабораторная работа № 7
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.