Meghatározása a diffúziós hossza kisebbségi töltéshordozók

Cím a munka: meghatározása a diffúziós hossz kisebbségi töltéshordozók

Tárgykörben: fizika

Leírás: meghatározása a diffúziós hossz alapul mérjük a térbeli eloszlását koncentrációjú egyensúlyi hordozók által gerjesztett fény. A diffúziós hossza a kisebbségi töltéshordozók. Része a minta megvilágított l x 0 gyengén abszorbeált fényt, hogy egyenletes generációs egyensúlyi hordozók a teljes térfogatban a megvilágított régió a minta n0  p0 ábra.

Fájl mérete: 231 KB

Job letöltve: 27 fő.

Lab № 16

Meghatározása a diffúziós hossza kisebbségi töltéshordozók

Célkitűzés: Annak megállapításához, a diffúziós hossz és élettartam kisebbségi töltéshordozók. Meghatározása a diffúziós hossz alapul mérjük a térbeli eloszlását koncentrációjú egyensúlyi hordozók által gerjesztett fény.

A méréseket mintákon végzett szilícium elegendően alacsony koncentrációban dópoló szobahőmérsékleten.

A diffúziós hossza a kisebbségi töltéshordozók.

Ott félvezető n vezetési típusú (n >> p 0 0), amelynek a vastagsága sokkal kisebb, mint a hossza. A minta egy részét (- l

1. ábra. Sematikus ábrázolása a mért minta

A gyenge elektromos mezők, a feltétel a kvázi-semlegesség  n   p és a koncentráció eloszlását a felesleges hordozók megtalálható megoldása az egyenletek bipoláris diffúzió. A stacionárius állapotban (dp / dt = 0) a megvilágítatlan félvezető tartomány van n vezetési típusú:

d 2 ( p) / dx 2 # 150; ( p E / D p) * d ( p) / dx # 150; ( p / D p ) = 0,

Így, az árnyék régió mindkét oldalán a megvilágított régió a minta koncentrációjának felesleges hordozók exponenciálisan csökken a bomlási állandók L 1 és L 2 hiányában egy elektromos teret (LE = 0), csak akkor, ha van egy diffúziós töltéshordozók exponenciális lecsengés töltéshordozó koncentráció meghatározását csak a értéke LD = (D p ) 1/2. amely az úgynevezett diffúziós hosszának kisebbségi töltéshordozók (ebben az esetben # 150; lyuk). A diffúziós hossza az átlagos távolságot, hogy a töltéshordozók át diffúzióval az élet során, azaz amíg a rekombináció.

Ha egy elektromos mező intenzitása E bomlási állandók L 1 és L 2 különböznek a diffúziós hossz L D, és irányától függően az elektromos mező lehet több, vagy kevesebb, mint L D.

Ha E> 0 L 2> L D> L 1; az E <0 L 2

Az értékek L 1 és L 2 az úgynevezett „diffúziós hossza mentén mező” és a „diffúziós hossza ellen a területen.” A 2. ábra a eloszlása ​​nem egyensúlyi töltéshordozók távollétében és jelenlétében egy elektromos mező. Tehát hogyan lehet megoldani a problémát kellett volna feltételeknek megfelelő kvázi-semlegesség, a 2. ábrán látható is érvényesek forgalmazásával elektronok és lyukak.

Ris.2..Raspredelenie egyensúlyi hordozók mellett a minta

Annak megállapításához, a diffúziós hossz L D szükséges koncentrációjának mérésére eloszlása ​​nem egyensúlyi hordozók mellett a félvezető minta. Azonban, nem lehet mérni a túlzott koncentrációt  n (x) vagy  p (x), és bármilyen mennyiségben arányos ez, vagyis hogy végre relatív mérése túlzott koncentrációt. Használhatja a rektifikációs érintkező, amely egy p - n átmenetet a mérete L K <

Elkülöníteni a részét az áramszedő, amely köteles jön le, amíg az egyensúlyi hordozók vonatkozik modulált időben (pulzáló) világítás félvezető. Az időtartam és az impulzus ismétlési frekvencia úgy van megválasztva, hogy a koncentráció a nem-egyensúlyi hordozóanyagokat elérte, először is, az állandósult állapothoz tartozó érték alatt pulzáló fény, és, másodszor, az idő, hogy csökken nullára intervallumban két szomszédos impulzusok. Mindkét ezek a feltételek teljesülnek, ha az impulzus időtartama és az intervallum két egymást követő impulzus többszöröse, mint az átlagos élettartama kisebbségi töltéshordozók a félvezető.

Miután kísérleti időtartama a kiválasztási pulzus és az időszak az ismétlés mérni lehet az amplitúdó a modulált része a jelenlegi keresztül a kollektor érintkező (azaz, az amplitúdó a feszültség a sorba kötött p - n átmenet mérőellenálláson R meas).

A megítélés a megoszlása ​​nem egyensúlyi töltéshordozók kívül megvilágított régió a minta előállítható mérésével függését az amplitúdó a feszültségimpulzus ellenálláson keresztül R MOD  U távolságra Mezhuyev kollektor p - n átmenet és a szélén a megvilágított régió x.

A mért feszültség  U koncentrációjával arányos a nem egyensúlyi töltéshordozók kollektor közelében érintkező. Egyenletekből (6) és (8) a E = 0, ebből következik, hogy

A blokk diagram az elrendezés beállítás a 3. ábra mutatja. A tárgy a mérés egy része egy szilikon ostyát kialakítva a felületi rétegén a helyi diffúziós p - n átmenetek.

Csatlakoztatása a p - n átmenet szolgáló kollektor kapcsolattartó a kisebbségi töltéshordozók a mérőállvány alkalmazásával végezzük szonda szerelvény, az egyik szonda érintkeztetjük a p domén p - n átmenet, és a másik # 150; fémmel bevont az asztalra. Az impulzusok a generátor kimeneti teljesítményét keresztül adagolják korlátozó ellenállást a félvezető lézer, felszerelve egy állványra a minta fölé. Res R ellenálláson folyó áramot korlátozza a félvezető lézer, megvédve azt a hiba. A feszültség impulzusok a lézer követhetjük az oszcilloszkópon képernyőn. Óra impulzus generátor kimenetei bemeneti oszcilloszkóp külső szinkronizálás.

K p - n átmenet van alkalmazva egy záróirányú előfeszültséget a forrástól a CHP-14 (vagy mindkettő) a körülbelül 1 # 150; 2 B. Az áramimpulzusok a kollektor kör kapcsolati eredő megvilágítása a minta fényimpulzus alakítjuk impulzusok  U feszültséget ad a mérési R ellenálláson MOD és a megfigyelt egy oszcilloszkópon képernyőn. Ez a feszültség arányos a koncentrációval  U egyensúlyi hordozóanyagokat kollektor közelében.

Az, hogy a teljesítmény

1. Teljesítmény az oszcilloszkópon egy generátort és egy feszültségforrás és hagyd, hogy felmelegedjen 30 percig.
2. Csatlakoztassa a kimeneti órajel-generátor a csatlakozó oszcilloszkóp szinkron blokk, meg a szinkronizálás blokkot a helyzetben „EXT. 1: 1”.
3. Állítsa be a következő paramétereket a kimeneti impulzus generátor által ellenőrzés:

• impulzus térköz # 150; nem kevesebb, mint 300 us;
• impulzus időtartam # 150; körülbelül 10 us;
• impulzus amplitúdó # 150; 20 V.

1. Set oszcilloszkóp ellenőrzések megfelelő helyzetben, paramétereket szolgáltatott impulzusok.
2. Csatlakoztassa a generátor kimenetét a bemeneti oszcilloszkóp, és megjelenik a képernyőn az oszcilloszkóp stabil feszültséget impulzus jelalak.
3. Kapcsolja ki a feszültséget a generátor kimeneti. Bontása szkóp bemenetére a generátor kimeneti teljesítményét, és csatlakoztassa a mérőkészülék elrendezés blokkok összhangban folyamatábra.

Megjegyzés. A kezdeti telepítés (bekezdések 1 # 150; 5) már elvégezhető a munka megkezdése előtt, így meg kell, hogy ellenőrizze a teljesítményt.

1. Kapcsolja be feszültségét a generátor kimeneti. Növelése az amplitúdó a feszültség impulzusok a félvezető lézer, elérjék a megjelenése a fényfolt a lapka felületén.
2. Mozgó útján mikrométercsavarral mintával p - N eltolva a fénysugár, amíg meg nem jelenik a képernyőn az oszcilloszkóp stabil hullámforma feszültségimpulzus ellenálláson keresztül R MOD. Abban a pillanatban, a véletlen a fényfolt a p - n átmenet határozza meg a maximális érték  U feszültség.
3. Mérjük elosztó  U impulzus amplitúdója a távolság a p - n átmenet révén mozog a mintát egy mikrométer csavarral p - n átmenet, úgy, hogy a fényfolt eltávolodik a p - n átmenet. rekord mérési eredmények az alábbi táblázatban.

táblázat mérések

A számítás a diffúziós hossz a sejt, B-típusú 5 érték mikrométer osztásnyi megfelelő behatolását a fényfolt a p - n átmenet, vagyis a maximális érték  U. feszültség majd adja meg a 7 sejteket a D # 150; D 16 mért értékek  U. és B-sejt-7 # 150; B 16 megfelelő értékek l mikrométeres skálán (osztás). Exel kiszámítja az eltérés (mm-ben) a fényfolt a p - n átmenet x (a C 7-sejtek # 150; C 7 F 16, és # 150; F16) ln ( U) (E 7 sejtekben # 150; E 16 és a G7 # 150; G16), ábrázoltuk ln ( U) = f (x), és ez megközelíti egy egyenes vonal.

Határozzuk meg az intervallum értékek x. , amelynek része a grafikon lehet tekinteni egy szegmense a vonal, és távolítsa el az F és G oszlopokban X és  U. releváns pont nem a vonalon. A grafikon fennmaradó pontokat köti össze egy egyenes vonal. Az egyenlet e regressziós egyenes és az együttható látható a doboz a chart.

A sejt-szakadék H 8 1 (egy) együtthatónak x és kap az értéke a diffúziós hossz L D, mm-ben. Egy bizonyos értéket, a diffúziós hossz, és a mobilitás által kiszámított érték (10) képletű, az élettartama kisebbségi töltéshordozók a gyengén szennyezett régió  mintát.

1. Rövid összefoglalása a leírása a laboratóriumi munka, amely tartalmaz egy blokk diagram a mérőkészülék és egy elrendezést meghatározására szolgáló eljárás a diffúziós hossz.
2. Feszültség impulzus generátor kimeneti paraméterek: amplitúdója U [V], időtartamát  [ms] és a T periódus [s]; értéke a zárófeszültség, hogy p - n átmenet.
3. A skála a tengelyek mentén x [ms / div] és y [V / div] oszcilloszkóp.
4. Táblázat A mérési eredmények és a számítási eredményeket a diffúziós hossz és a kisebbségi töltéshordozók élettartamát.

1. Ahhoz, hogy meghatározza a diffúziós hossz és élettartam kisebbségi töltéshordozók. A kapcsolat a diffúziós hossz, élettartama és a mobilitás.
2. Mi a diffúziós hossz kisebbségi töltéshordozók, és hogyan függ az elektromos mező a félvezető? A fizikai értelmében a diffúziós hossz.
3. Használt a meghatározó módszer diffúziós hossz kisebbségi töltéshordozók. A blokkvázlata a mérőkészülék.
4. Magyarázza eloszlása ​​nem egyensúlyi hordozók mellett a minta megvilágítva hiányában egy elektromos mező, és egy mezőt.
5. Számítsuk ki a germánium n vezetési típusú diffúziós hossza kisebbségi töltéshordozók diffúziós hossza, és a „a mező” és a „ellen mező” a következő körülmények között:

 n = 3800 cm 2 / Vs,  p = 1800 cm 2 / Vs,  n = 10 mikroszekundum,  p = 8 mikroszekundum, E = 1V / cm, T = 20  C.

1. Számítsuk ki a szilícium p vezetési típusú diffúziós hossza kisebbségi töltéshordozók diffúziós hossza, és a „a mező” és a „ellen mező” a következő körülmények között:

 n = 1300 cm 2 / Vs,  p = 480 cm 2 / Vs,  n = 20 mikroszekundum,  p = 18 mikroszekundum, E = 1V / cm, T = 20  C.

1. Kinyomtatni az Einstein kapcsolatban.

Kapcsolódó cikkek

• Lab № 16 meghatározására diffúziós hosszának kisebbségi töltéshordozók

• Meghatározása a diffúziós hossz és élettartamát nem egyensúlyi hordozók félvezetők

• A diffúziós hossz