PhysSandbox

p–n-диод: коэффициент неидеальности из ln I от V

Неизвестный кремниевый диод при известной T. Снимайте прямой I при нескольких V и получите n из аппроксимации ln I от V.

Университет / научные· 24 мин·Похожий симулятор: Электричество и магнетизмp–n-переход и диод

Цель работы

Определить n из I ≈ I₀ exp(V/(n V_T)). Наклон ln I от V равен 1/(n V_T), значит n = 1/(наклон · V_T).

Оборудование

  • Неизвестный Si-диод
  • Известная T
  • Источник постоянного напряжения
  • Амперметр

Эксперимент

Теория

Уравнение Шокли: I = I₀ (e^{V/(n V_T)} − 1), V_T = k_B T/e. В сильном прямом смещении −1 несущественна и ln I линеен по V. Стенд прячет I₀, n и живой I. T (и V_T) известна. Амперметр даёт I после записи. Это лаба по ВАХ, не зонная диаграмма.

Ход работы

  1. Температура T зафиксирована и известна. Меняете только прямое напряжение V. Оставайтесь в сильном прямом смещении (примерно 0,50–0,72 В).
  2. Запишите. Амперметр заносит I с малым шумом. Живых I, I₀ и n нет.
  3. Таблица считает ln I. Повторите не менее чем для 6 напряжений.
  4. Аппроксимируйте ln I от V; n = 1 / (наклон · V_T). Сравните с эталоном.

Вывод

Найденный коэффициент неидеальности согласуется со скрытым диодом. Основные погрешности: шум амперметра и отбрасывание −1 в законе Шокли.