НЕСТАЦІОНАРНІ МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ЖИТТЯ НЕРІВНОВАЖНИХ НОСІЇВ ЗАРЯДУ У ЛАБОРАТОРНОМУ КУРСІ ФІЗИКИ

Дмитро Михайлович Степанчиков, Юрій Олексійович Іванюшин

Анотація


Розглянуто теоретичні основи нестаціонарних методів визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду в напівпровідниках. Експериментально реалізовані метод затухання фотопровідності і метод частотних характеристик фотопровідності. Запропоновано застосування цих методів на лабораторному практикумі з фізики. Необхідне лабораторне обладнання розроблено і протестоване. Використовуються симетричний мультивібратор або генератор імпульсів та світлодіоди у якості джерел світла. Прямокутні симетричні імпульси світла генерують нерівноважні носії заряду у напівпровідниках. Для візуалізації результатів вимірювань використовується осцилограф. Проводиться дослідження та порівняння напівпровідникових матеріалів на основі кремнію і германію. Представлена методика проведення вимірювань. Використано графічне, табличне та аналітичне представлення результатів експерименту. Для обробки даних та розрахунку похибок запропоновано метод найменших квадратів. Проведено аналіз отриманих результатів. Метод затухання фотопровідності є більш простим у реалізації і таким, що потребує менше часу для проведення експерименту і числової обробки результатів, але менш точним. Головним недоліком цього методу є те, що на результати вимірювань впливають рівні прилипання, концентрація та інші невідомі характеристики носіїв заряду. Крім того, для коректної реалізації методу необхідно забезпечити досягнення стаціонарного значення фотопровідності напівпровідника. Метод частотної залежності фотопровідності є більш точним у порівнянні з методом затухання фотопровідності, але при цьому більш складним у реалізації з більшими витратами часу на проведення і обробку результатів експерименту. Крім того, вказаний метод може використовуватись лише за умови достатньо високої фоточутливості напівпровідникового кристалу. Обидва методи дають у межах похибки експерименту близькі результати, демонструючи більше значення часу життя нерівноважних носіїв для напівпровідникового матеріалу на основі германію.

Ключові слова: час життя нерівноважних носіїв, метод затухання фотопровідності, частотні характеристики фотопровідності, метод найменших квадратів, лабораторний практикум.


Повний текст:

PDF

Посилання


Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках / С.М. Рывкин. – М.: Физматгиз, 1963. – 496 с.

Ковтонюк Н.Ф. Измерение параметров полупроводниковых материалов / Н.Ф. Ковтонюк, Ю.А. Концевой. – М.: Металлургия, 1970. – 432 с.

Батавин В.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур / В.В. Батавин, Ю.А. Концевой, Ю.В. Федорович. – М.: Радио и связь, 1985. – 264 с.

Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов / Л.П. Павлов. – М.: Высш. шк., 1987. – 239 с.

Блад П. Методы измерения электрических свойств полупроводников / П.Блад, Дж. Ортон // Зарубежная радиоэлектроника. – 1981. – № 1. – с. 3–50.

Спосіб вимірювання часу життя нерівноважних носіїв струму у напівпровідниках: пат. 90369 Україна: МПК6G01R 31/26 / О.М Чугай, С.В. Олійник, В.К. Комар, С.В. Сулима, В.М. Пузіков, І.С. Терзін, С.Л. Абашин, О.С. Чуйко. – №200808181; заявл. 17.06.2008; опубл. 26.04.2010, Бюл. №8.

Кобелева С.П. Методы измерения электрофизических параметров монокристаллического кремния/ С.П. Кобелева // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2007. – № 1. – с. 60–67.

Singh S.N. Application of photoconductivity decay and photocurrent generation methods for determination of minority carrier lifetime in silicon / S.N Singh, R. Gandotra, P.K. Singh, B.C. Chakravarty // Bull. Mater. Sci. – 2005. – Vol. 28, No. 4. – pp. 317–323.

Методические рекомендации к применению вычислительной техники в курсе физики вуза / Казанский В.М., Клапченко В.И., Кошелева И.Д., Краснянский Г.Е.  К.: УМК ВО, 1989.  232 с.

Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Корн Г., Корн Т.  М.: Наука, 1973. –832 с.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.