Puslaidininkinių diodų ir optoelektroninių elementų tyrimas

Teorinė dalis

Puslaidininkio kristale sudarius skirtingo laidumo zonas (n ir p tipo), dėl natūralios krūvininkų difuzijos arba specialios gamybos technologijos atsiranda riba, skirianti tas laidumo zonas. Ji vadinama elektroninės-skylinės sandaros arba tiesiog p-n sandūros pavadinimą. n zonoje elektronų koncentracija (nn) yra gerokai didesnė negu skylučių koncentracija (pn). Būtent dėl šios priežasties n zonoje elektronai yra pagrindiniai krūvininkai, o skylutės - mažumos krūvininkai. Normaliai legiruojant Ge kristalą donorine priemaiša, šios koncentracijos būna maždaug tokios: nn= 10¹⁸ cm⁻³, pn=10⁸ cm⁻³. p zonos priemaišų akceptorine priemaiša koncentracija paprastai imamas mažesnė. Joje pagrindinių krūvininkų – skylučių koncentracija siekia iki pp=10¹⁶ cm⁻³, o elektronų np=10¹⁰ cm⁻³. Vadinasi, n ir p zonose elektronų ir skylučių koncentracijos gerokai skiriasi - maždaug 8 eilėmis (10⁸ karto). Esant tokiam dideliam koncentracijų gradientui keliu mikrometrų atstumu, vyksta natūrali difuzija: elektronai iš n zonos difunduoja į p zoną, o skylutės - priešinga kryptimi. n zonoje, iš kurios difuzijos metu „pabėga” elektronai, lieka teigiamų jonų sluoksnis. p zonoje, iš kurios difunduoja skylutės, lieka neigiamų jonų sluoksnis (brėžinyje pažymėti ± ženklais). Šis teigiamų ir neigiamų jonų sluoksnis ir sudaro p-n sandūrą. Pirma, ji sustabdo tolesnę elektronų ir skylučių difuziją (neigiami p zonos jonai stumia neigiamus n zonos elektronus, o teigiami n zonos jonai - p zonos skylutes). Antra, p-n sandūroje atsiranda potencialinis barjeras (brėžinyje jis pavaizduotas elektronams) ir kontaktinis potencialų skirtumas Uk, lygus potencialinio barjero aukščiui. Kuo didesnė priemaišų koncentracija, tuo didesnė pagrindinių krūvininkų koncentracija, tuo daugiau jų prasiskverbia per zonų skiriamąją ribą, tuo didesnis kontaktinis potencialų skirtumas. Didėjant potencialiniam barjerui, p-n sandūros storis (d) mažėja. Pavyzdžiui, germaniui, kai priemaišų koncentracijos vidutinės, gaunama Uk=0.3–0.4 V ir d=1–0.1 µm. Kai priemaišų koncentracijos didelės, Uk gali siekti 0.7 V, o d=10⁻⁸ m. Kontaktinis potencialų skirtumas sukelia priešingą difuzijos srovei krūvių judėjimą, vadinamą dreifine srove (Idr).

1. Darbo tikslas

Ištirti ir paaiškinti puslaidinikių diodų, diodinio optrono veikimo principus, savybes, voltamperinių charakteristikų (VACH) ypatumus, parametrus, diodų teoriškai apskaičiuotų ir realiųjų modelių atitikimus, diodų darbą paprasčiausiuose elektroniniuose grandynuose. Išmokti naudotis diodų ir diodinių elementų žinynais, duomenų lapais

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!