Кафедра электронных приборов (ЭП)
ОТЧЁТ
Лабораторная работа по дисциплине «Физические основы оптоэлектроники»
Исследование свойств р-n переходов в приборах оптоэлектроники.
Студенты 154гр:
Сыркина М.В.
Глебова А.И.
Преподаватель:
Кохлов А.Л.
Часть 1: ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ – АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1 Целью данной части лабораторной работы: является приобретение навыков работы с редактором Electronics Wokbench no составлению схем измерения характеристик оптоэлектронных приборов, содержащих р-п переходы, а также исследование ВАХ р-п перехода при различных значениях его основных параметров.
1. Краткое изложение теории
Основной характеристикой р-п перехода, определяющей качество его изготовления и возможность использования в электронных приборах, является вольт-амперная характеристика. Она представляет собой зависимость омического тока /, протекающего через р-п переход, от величины постоянного напряжения на нем V. Так, если к «-области приложить положительный потенциал относительно потенциала р- области (случай обратных или запорных напряжений), то высота барьера, разделяющего эти области, увеличится и, следовательно, протекание тока основных носителей через переход будет исключено. В этом случае через р-п переход протекает ток /0, образованный неосновными носителями заряда п- и /^-областей, для которых контактное электрическое поле способствует переносу: электронов из р-области в «-область и дырок из «-области в р- область.
Если же потенциал «-области приложить отрицательный потенциал относительно потенциала /?-области (случай прямых или отпирающих напряжений), то высота барьера, разделяющего эти области, уменьшится и,
следовательно, ток основных носителей будет течь через переход.
2.Задание к части 1 лабораторной работы
1. Ознакомьтесь с описанием редактора Electronic Workbench.
2 Ознакометься с работой контрольно-измерительной аппаратуры, источника постоянного напряжения, генератора переменного напряжения, осциллографа (схемы «генератор - осциллограф», «источник постоянного напряжения - мультиметр») и научиться управлять обоими приборами, изменяя параметры подаваемого сигнала, добиваясь при этом качественного изображения регистрируемого сигнала на экране осциллографа или максимальной точности его измерения мультиметром.
3. Составьте схему измерения ВАХ р-п перехода.
4. Соберите её и получите на экране осциллографа изображение ВАХ. Обратите внимание на вид характеристики: она должна гладкой и монотонной, иметь экспоненциальный подъем в области прямых напряжений и вид прямой линии, несовпадающей с осью X, в области обратных напряжений. В обязательном порядке должны также отсутствовать ограничения сигнала по
величине в области прямых напряжений, а в области обратных не должно быть изломов зависимости.
5. Последовательно увеличивайте (уменьшайте) значения обратного тока, сопротивления базы, емкости перехода С в десять раз и отметьте по осциллограмме вызванные этими действиями изменения в ВАХ. Результаты наблюдений занесите в рабочую тетрадь для отчета.
 |
3.Обработка экспериментальных данных
 |
Выводы:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Часть 2: ИЗМЕРЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ р-п ПЕРЕХОДА
1. Краткое изложение теории
Одним из важных параметров, характеризующих качество изготовленною перехода, является его дифференциальное сопротивление, обозначаемое как Rd. Физически оно представляет собой сопротивление элемента, оказываемое им протеканию слабого переменного тока. Его можно измерить, если наряду с постоянным напряжением к исследуемому элементу приложить малое переменное напряжение амплитудой U частотой f и регистрировать величину протекающего через элемент тока на этой же частоте I. Тогда согласно определению сопротивления из закона Ома найдем:
Ясно, что величина дифференциального сопротивления зависит как от частоты, на которой оно измеряется, так и от величины постоянного напряжения, приложенного к элементу. Из выражения следует и различие между дифференциальным сопротивлением и сопротивлением, измеряемым па постоянном токе: они разнятся так же, как производная от функции, вычисленная в точке, отличается от среднего значения этой функции в той же точке - в нашем случае: при заданном постоянном напряжении на переходе. Пользуясь выражением для ВАХ перехода подвергнутого одновременному действию произвольного постоянного и малого переменного напряжения, нетрудно определить его дифференциальное сопротивление:
|
поскольку обычно 
VO»U, т.е. прикладываемое постоянное напряжение посвоей величине обычно во много раз больше амплитуды переменного тестового сигнала.
Величина дифференциального сопротивления резко уменьшается в области прямых смещений (положительных напряжений, открывающих переход). Оно максимально в точке V = 0 В. В области же обратных смещений данное выражение недействительно ввиду того, что исходное выражение для ВАХ р-п перехода не дает экспоненциальной зависимости тока в этой области напряжений. Поэтому для запирающих напряжений дифференциальное сопротивление вычисляется по выражению когда Vo =0:
|
Таким образом, для измерения дифференциального сопротивления р-п перехода при выбранном значении постоянного напряжения на нем VQ
необходим источник постоянного напряжения и последовательно соединенный с ним генератор синусоидального сигнала малой амплитуды.