Исследование туннельного диода при помощи распределения Ферми-Дирака. Иванов К.Н - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

Из графика (рис. 5) определяем параметры вольтам-
перной характеристики U
p
, I
р
, U
v
, I
v
и U
f
туннельного диода:
U
p
=0,041B, I
р
=4,7mA, U
v
=0,35B, I
v
=0,35mA и Uf=0,51B.
Хотелось бы обратить внимание на тот факт, что получить
падающую ветвь вольтамперной характеристики в явном
виде не удается. Отчасти это можно объяснить отсутствием
в экспериментальной установке источника напряжения с
бесконечно малым внутренним сопротивлением. Создание
такого идеализированного источника не представляется
возможным.
Уровень Ферми µ
n
расположен на расстоянии
ξ≈0,7эВ от края зоны проводимости Е
с
в полупроводнике n-
типа.
Удаление максимума плотности распределения элек-
тронов в зоне проводимости полупроводника n-типа n
max
(E)
от края зоны составляет 0,68 эВ.
Ход работы
1. Включить установку тумблером «сеть»;
2. Установить тумблер на отметку «1»
3. Плавно вращая ручку регулировки напряжения на
образце снять вольт-амперную характеристику тун-
нельного диода.
4. Ручку регулировки напряжения установить в крайнее
левое положение и снимать показания напряжения и
силы тока. Напряжение изменять, начиная от 0 через
20мВ, до максимального значения тока, затем напря-
жение изменятся скачком. Для того чтобы точнее оп-
ределить I
v
необходимо ручку регулировки напря-
жения установить в крайнее правое положение, и те-
перь уменьшая напряжение снимать силу тока через
тот же интервал, что и при увеличении.
5. По полученным данным построить вольт-амперную
характеристику туннельного диода.
6. Используя формулы (3) и (4) и полученные значения
величин U
р
и U
v
,оцениваем положение уровня Ферми
µ
n
и максимума n
max
(E) распределения электронов в
зоне проводимости полупроводника туннельного
диода.
7. Сравнить полученные значения с приведенными в
теории.
8. Сделать выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое туннельный диод?
2. На каком явлении основано действие туннельного
диода?
3. Как расположен уровень Ферми в туннельном диоде?
4. Объясните вольт-амперную характеристику туннель-
ного диода.
5. Объясните процесс туннелирования в диоде.
Рекомендуемая литература
1. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую
физику. - M.: Наука, 1986. Гл. XII, §§ 66-69.
2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полу-
проводников. - М: Наука, 1977. Гл. VII, § 3.
3. Игошин Ф.Ф., Самарский Ю.А., Ципенюк Ю.М. Ла-
бораторный практикум о общей физике. Том 3. Кван-
товая физика. - М.: Издательство МФТИ, 1998. 
       Из графика (рис. 5) определяем параметры вольтам-           µn и максимума nmax(E) распределения электронов в
перной характеристики Up, I р, Uv, Iv и Uf туннельного диода:      зоне проводимости полупроводника туннельного
Up=0,041B, I р=4,7mA, Uv =0,35B, Iv=0,35mA и Uf=0,51B.             диода.
Хотелось бы обратить внимание на тот факт, что получить         7. Сравнить полученные значения с приведенными в
падающую ветвь вольтамперной характеристики в явном                теории.
виде не удается. Отчасти это можно объяснить отсутствием        8. Сделать выводы.
в экспериментальной установке источника напряжения с
бесконечно малым внутренним сопротивлением. Создание                          Контрольные вопросы
такого идеализированного источника не представляется            1. Что такое туннельный диод?
возможным.                                                      2. На каком явлении основано действие туннельного
       Уровень Ферми µn расположен на расстоянии                   диода?
ξ≈0,7эВ от края зоны проводимости Ес в полупроводнике n-        3. Как расположен уровень Ферми в туннельном диоде?
типа.                                                           4. Объясните вольт-амперную характеристику туннель-
       Удаление максимума плотности распределения элек-            ного диода.
тронов в зоне проводимости полупроводника n-типа nmax(E)        5. Объясните процесс туннелирования в диоде.
от края зоны составляет 0,68 эВ.
                                                                            Рекомендуемая литература
                           Ход работы                           1. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую
   1.   Включить установку тумблером «сеть»;                       физику. - M.: Наука, 1986. Гл. XII, §§ 66-69.
   2.   Установить тумблер на отметку «1»                       2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полу-
   3.   Плавно вращая ручку регулировки напряжения на              проводников. - М: Наука, 1977. Гл. VII, § 3.
        образце снять вольт-амперную характеристику тун-        3. Игошин Ф.Ф., Самарский Ю.А., Ципенюк Ю.М. Ла-
        нельного диода.                                            бораторный практикум о общей физике. Том 3. Кван-
   4.   Ручку регулировки напряжения установить в крайнее          товая физика. - М.: Издательство МФТИ, 1998.
        левое положение и снимать показания напряжения и
        силы тока. Напряжение изменять, начиная от 0 через
        20мВ, до максимального значения тока, затем напря-
        жение изменятся скачком. Для того чтобы точнее оп-
        ределить Iv необходимо ручку регулировки напря-
        жения установить в крайнее правое положение, и те-
        перь уменьшая напряжение снимать силу тока через
        тот же интервал, что и при увеличении.
   5.   По полученным данным построить вольт-амперную
        характеристику туннельного диода.
   6.   Используя формулы (3) и (4) и полученные значения
        величин Uр и Uv,оцениваем положение уровня Ферми

Страницы