Laboratóriumi munka № 404
Lab száma 404.
Fényvezető félvezetők.
MEGHATÁROZÁSA LIFETIME
töltéshordozók
Célkitűzés: 1) meghatározó relaxációs gyakorlat fényvezető félvezető;
2) meghatározzuk az élettartama kisebbségi töltéshordozók a relaxációs görbék a fényvezető a félvezető.
Eszközök és kiegészítők: telepítés tanulmány a fényvezető relaxációs félvezető.
Fényvezető nevezzük jelenség, amely abban áll, változó a vezetőképesség a félvezető hatása alatt az elektromágneses sugárzás, nem kapcsolódik a fűtés.
Hiányában elektromágneses sugárzás konduktancia félvezető (úgynevezett sötét vezetőképesség) úgy határozzuk meg, töltéshordozók: elektronok a vezetési sávban és lyukak a vegyérték sáv által okozott termikus gerjesztés (hőtermelés). Ezek a hordozók: elektronok nincs koncentráció és a lyuk koncentráció Ro - vannak a termikus egyensúlyt a kristályrács a félvezető és a nevezett egyensúlyt. Specifikus olyan sötét vezetőképesség félvezető által leírt egyenlettel:
ahol e - a töltés egy elektron; Mn és p m - Mobility elektronok és a lyukak, ill.
Amikor egy félvezető világít elnyelése által fénykvantumok egy energia meghaladja megfelelő aktiválási energia hordozók, vannak további (nem-egyensúlyi) töltéshordozók. A folyamat az úgynevezett optikai gerjesztésgenerálási. A vezetőképesség a félvezető megvilágított s ennek eredményeként az optikai hordozó generáció növekszik:
Amennyiben D s - specifikus fényelektromos félvezető; D n = n - nincs - koncentrációja egyensúlyi elektronok és a lyukak, ill.
Izgatott fuvarozók is részt vehetnek a vezetési csak egy bizonyos idő alatt, ami után a szabad hordozók eltűnnek. Az az idő, amely a hordozó tölti szabad állapotban (elektron a vezetési sávban, és a vegyérték sáv dyrka-), az úgynevezett idő zhiznit mentes közegben.
A legjellemzőbb folyamat, amely meghatározza az élet, a rekombinációs - a folyamat elektron és lyuk újraegyesítését. A rekombinációs sebessége arányos a koncentráció nem egyensúlyi töltéshordozók. Emiatt, amikor a félvezető fény fényvezető fokozatosan emelkedik (1. ábra).
Növelésével a rekombinációs sebesség fényvezető növekedési üteme csökken, és egy bizonyos idő után, egy álló fényvezető, amelyek megfelelnek az egyensúlyi koncentrációja az egyensúlyi elektronok és lyukak NST D D RST. egyenlet által definiált generációs és a hordozó rekombinációs sebességet. ha kikapcsolja a fényt ugyanezen okból fényvezető nullára csökken fokozatosan. A görbék felfutási és lefutási idejét a fényvezető úgynevezett fényvezető relaxációs görbék.
A p-típusú szennyező félvezető körülményei >> nincs Ro és D n < és a visszaesés - a következő egyenletet: ahol D SO - stacionárius értéke fényvezető; hogy - elektron élettartama; t - az időben. Azaz, a felemelkedését és ősszel fényvezető, amikor elforgatja a fény esetében a lineáris rekombinációja egyensúlyi hordozóanyagokat exponenciális egy relaxációs időállandó egyenlő az élettartama a pár (elektron - lyuk) a nem egyensúlyi töltéshordozók. Következésképpen, vizsgálatával relaxációs görbék fényvezető közvetlenül élettartam meghatározására a nem egyensúlyi hordozóanyagokat t (t = tn = tp). 2.Description TELEPÍTÉS ÉS MŰKÖDÉSI
Mérési módszerek
A kísérleti elrendezést vizsgálatára kinetikáját relaxációs és fényvezető méréseket a töltéshordozók élettartamának ábrán látható 2 t.
Mivel a félvezető mintát telepítéséhez használt RS fotoellenállásra (mint például a FSK, SCF, SAF és mtsai.) Csatlakoztatva egy egyenáramú feszültségforráshoz U terhelésen át ellenálláson RH. és az RH < s S. Azaz, az oszcilloszkóp akár állandó tényező intézkedések vezetőképességét vizsgálat alatt álló minta. A minta besugárzását téglalap fényimpulzusok által kibocsátott LED D., hajtott generátor négyszögletes impulzusok H. Az impulzus időtartama világos és sötét intervallum olyan, hogy közben a megvilágítás a minta van beállítva stacionárius értéke fényvezető D SO. de a sötétben - fényvezető nullára csökken. Ha a kinetikáját a fényvezető relaxáció által leírt exponenciális törvény, a töltéshordozó élettartama lehet képlettel számítottuk ki:
ahol t1 - időtartam, amely alatt a feszültség ellenálláson RH csökken, ha a csillapítás fényvezető kétszer: Uo / U1 = 2 (Uo = Ust - UT - megfelelő feszültség stacionárius fényvezető). A T1 időpontban mért skálán oszcilloszkóp bekapcsolás fényt (lásd. 3. ábra).
3. Az, hogy a munkák kivitelezését és feldolgozása
Mérési eredmények
1. Kapcsolja be az oszcilloszkóp a telepítést és felkészüljenek összhangban történő működésének technikai leírást.
2. A „zárt” bemenete az oszcilloszkóp, az oszcilloszkóp képernyőjén, hogy olyan stabil fotoelektromos relaxációs görbe figyelhető meg, amikor a mintát megvilágított négyszögletes impulzusok a fény.
Kiválasztásával a sweep tartomány és az együttható Tp sugáreltérítési Annak érdekében, hogy a növekedés görbe maximális felbontás. Kiindulási idő görbe (azaz. Amint az 1. ábrán) kombinálva a kereszteződés az első bal, és az első alsó sorban a képernyő skála. Vázlatgörbe photocurrent emelkedés pauszpapír azáltal, hogy a képernyőn. Megjegyzendő, a nyomkövetést koordinátatengelyt és elosztjuk oszcilloszkóp rácsháló skála. Vedd pályaeltérés K tényező és szkennelési együttható Tp.
3. A „zárt” input az oszcilloszkóp, az oszcilloszkóp képernyőjén, hogy stabil fotoelektromos relaxációs görbe figyelhető meg, ha a fény ki van kapcsolva.
Kiválasztásával a sweep tartomány és az együttható Tp sugáreltérítési Annak érdekében, hogy a növekedés görbe maximális felbontás. Kiindulási idő görbe (azaz. B az 1. ábrán) egyesítjük az első bal skála vonal és egy első alsó sorban, hogy összekapcsolják a érintő a görbe. Vázlat photocurrent görbéjének felkutatására azáltal, hogy a képernyőn. Megjegyzendő, a nyomkövetést koordinátatengelyt és elosztjuk oszcilloszkóp rácsháló skála. Vedd pályaeltérés K tényező és szkennelési együttható Tp.
Ha szükséges, a relaxációs görbék lehet távolítani a pontokhoz, koordinátákat 7 ¸ 10 pont.
4. A „nyitott” input az oszcilloszkóp, változásának mérésére a sok félvezető jelenlegi megvilágított
Itt és átfolyó áramok félvezető megvilágítás és sötét volt; és a feszültség a terhelési ellenállás, és a megfelelő áramokat (lásd. ábra. 3.).
Az intézkedés a sokaságának beállítása „rövidre” a belépő nyaláb az alsó osztály az oszcilloszkóp skála. Csatlakoztatása után az oszcilloszkóp egy terhelő ellenállást (a bemeneti választót a „nyitott” input) a szkennelés sebessége, hogy stabil képet kettőn - hárman impulzus fotoáram a műszer skála, és mérjük az amplitúdó és (3. ábra) az alsó osztály oszcilloszkóp skála.
5. Határozza meg az élettartamot egyensúlyi töltéshordozók és a törvény t fényvezető pihenést.
Annak megállapításához, a relaxáció, a jog és az élettartama a töltéshordozók építeni parcellák fél-logaritmikus koordinátákat, a fogadott hullámformát. Hogy növelje a fotoelektromos függőség lehet egyenletek alapján (1) és (3) vezet jelenti:
és csillapítására alapján a függőség photocurrent egyenletek (2) és (3) vezet jelenti:
Itt és ellenálláson eső feszültség relatív páratartalom. megfelelő telítési fotoáram (t ® ¥), és az aktuális értéket a fotoáram t időpontban; T1 és T2 - időállandók a felfutási és a lefutási a fotoáram, illetve [1].
Ábrázolni kell mérni milliméter uralkodó és t koordináták függvényében a nyomkövetést U. relaxációs görbék 7 ¸ 10 pont, a változó a T értéke fokozatokban megfelel 0,5 vagy 1 hasadási hasadási oszcilloszkóp skálán. A rögzített adatok az 1. táblázatban és a 2. táblázatban.
Annak megállapításához, a pontok koordinátáinak elvégzéséhez szükséges relaxációs görbék tengely: időtengely és a feszültség párhuzamos egyenesek koordináta tengelye a rács az oszcilloszkóp. A fotoáram emelkedés görbe koordinátatengely ponton áthaladó megfelelő felvételét a fény (pl. Amint az 1. ábrán). A fotoáram görbéjének feszültség tengely átmegy egy megfelelő pontban leállítása a fény (t. B az 1. ábrán), és az idő tengely egybeesik az érintő a görbe a relaxáció a legalacsonyabb pontja.
Amikor a lineáris rekombinációja töltéshordozók kapott grafikonok kell egy átmenő egyenes a származási (ábra. 4).
6. Számolja állandók T1 és T2 relaxációs idő képletekkel:
Itt t1 és U1 - koordinálja a meghatározott egyenes a végéhez közeledik.
7. Ezek a mérések és számítások rögzített 1. táblázatban és a 2. táblázatban.
Eredmények Az 1. táblázat
Meghatározása a relaxációs gyakorlat fényvezető
megvilágítva félvezető
söprés együttható Tp =;
Összehasonlítás időállandóit között fényvezető. Élettartama alatt a töltéshordozók, hogy az idő állandó a fényvezető pusztulás.
4. KÉRDÉSEK felvételi DOLGOZNI
1. Állami célja a munkát.
- Ismertesse a munkahelyi környezetben, és a kísérlet során.
3. Ismertesse, hogyan változik a fotoelektromos mérések sokaságát félvezető.
4. Ismertesse a megszerzésére irányuló eljárás a görbék felfutási és lefutási idejét a fényvezető az oszcilloszkópon képernyőn.
5. Magyarázza el a görbék a fényvezető pihenés élettartam meghatározására a fuvarozók?
6. Magyarázza el a kapott oszcillogramok fényvezető relaxációs meghatározza a törvény?
5. KÉRDÉSEK védelmi intézkedések
1. Milyen félvezetők nevezzük megfelelő, szennyeződést? Magyarázd saját energia diagramja félvezető és szennyeződést (lásd. A leírás labor. Slave. № 401).
2. Mi az úgynevezett fényvezető? Mi hordozók nevezzük egyensúlyi?
3. Magyarázza a mechanizmus a belső és külső fényvezető.
4. Milyen kifejezést határozza meg a vörös szélén a fényvezető a külső és belső félvezető?
5. Jegyezze fel a képleteket leíró kinetikai fényvezető pihenés és magyarázza értékek szerepelnek bennük.
6. Határozza meg a élettartama kisebbségi töltéshordozók.
7. Magyarázza relaxációs folyamatok fényvezető megvilágítva négyszögletes félvezető fényimpulzusok.