PRIN MASURAREA CURENTULUI DE DIFUZIE ÎNTR-UN TRANZISTOR
1. Scopul lucrarii
Scopul acestei lucrari este determinarea marimii constantei Boltzmann. Pentru determinare, se foloseste dependenta caracteristicii curent-tensiune din circuitul de colector al unui tranzistor, de anumiti parametri (printre care si constanta Boltzmann).
2. Teoria lucrarii
Pentru a întelege functionarea unui tranzistor, vom examina initial jonctiunea p-n. O jonctiune semiconductoare p-n, este un ansamblu format din alipirea unui semiconductor de tip p cu unul de tip n (vezi figura 1):
O jonctiune poate fi polarizata în sens direct (polul pozitiv al sursei este aplicat pe regiunea Sp iar cel negativ pe regiunea Sn) sau în sens invers daca polaritatea sursei este schimbata (vezi figura 2). In primul caz apare un câmp electric exterior opus câmpului Eb; corespunzator, câmpul electric total va scadea usurând deplasarea purtatorilor. Similar, la polarizarea inversa câmpul electric total (de acelasi sens cu cel de baraj) va creste, împiedicând deplasarea purtatorilor.
Se poate arata ca în anumite conditii indeplinite la majoritatea semiconducto rilor, intensitatea curentului prin jonctiune va creste exponential cu tensiunea directa aplicata. La polarizarea inversa curentul va scadea în prima faza exponential, atingând o valoare de saturatie extrem de redusa.
In urma polarizarii directe a emitorului, în circuit apare un curent proportional cu tensiunea U aplicata. Purtatorii generati vor trece prin baza, din emitor în colector (fara pierderi substantiale, deoarece baza este foarte subtire si deci recombinarea în ea este neglijabila). Electronii injectati din emitor, vor genera deci în colector un curent de difuzie dat de:
(1)
unde e0 = 1,6 10-19 C este sarcina electronului, I0 valoarea curentului de saturatie la polarizare inversa, T temperatura absoluta(în Kelvin) iar k este constanta Boltzmann. Logaritmând relatia de mai sus, obtinem:
(2)
Se observa ca dependenta dintre lnI si U este o dreapta de panta . Rezulta ca determinând panta m, putem calcula imediat constanta Boltzmann pe baza relatiei:
(3)
3. Descrierea instalatiei experimentale
Dispozitivul experimental cuprinde un tranzistor de tip npn (model BC171) introdus într-un cuptor electric C (figura 4). Cuptorul este alimentat de la sursa de tensiune continua S1 prin intermediul potentiometrului P1.
Sursa de curent continuu S2, polarizeaza direct jonctiunea emitor-baza a tranzistorului T prin intermediul rezistentei R = 1,1k (figura 5). Tensiunea U dintre emitor si baza, este masurata de un voltmetru V de curent continuu (UNIMET) iar curentul de colector este masurat de un miliampermetru mA de curent continuu (MAVO-35) .
4.Modul de lucru
a) Pentru început se fac determinari la temperatura camerei (sursa S1 deconectata). Cu potentiometrul P1 fixat la minim, se alimenteaza sursa S2 de la reteaua de 220V c.a.Pornirea sursei se face prin rotirea comutatorului notat cu “<Up”.
b) Se fixeaza domeniile de masurare ale voltmetrului (scala de 1V c.c.) si ale miliampermetrului (scala 5mA c.c.).Se citeste temperatura camerei T0 la termometrul Tm.
c) Se variaza tensiunea U cu ajutorul potentiometrului sursei (notat cu “U”), în trepte de câte 0,02V, începând cu tensiunea de deschidere a jonctiunii (aproximativ 0,5V), pâna la 0,66V. (Citirea tensiunii U se va face pe voltmetrul UNIMET si nu pe voltmetrul sursei S2).
d) Simultan cu valorile tensiunii se citesc valorile corespunzatoare ale curentului de colector; datele obtinute se trec în tabelul de mai jos:
U(V) I(A) lnI
e) Se pune în functiune redresorul S1 si se fixeaza potentiometrul P1 pe o pozitie oarecare. Se asteapta stabilizarea temperaturii un interval de câteva minute. Se repeta determinarile de la punctele c) si d) pentru înca doua valori diferite ale temperaturii T1 si T2, citite la termometrul Tm.
5. Indicatii pentru prelucrarea datelor experimentale
a) Se traseaza printre puncte, dreptele lnI = f(U); dreptele vor fi trasate cu simboluri diferite, pentru cele trei temperaturi T0, T1,si T2, pe acelasi grafic.
b) Se calculeaza pantele celor trei drepte.
c) Din relatia (3) se determina valorile constantei Boltzmann pentru cele trei temperaturi; se face media valorilor obtinute.
NOTA IMPORTANTA: ARTICOLELE PUBLICATE IN PAGINA DE REFERATE AU SCOP DIDACTIC SI SUNT ELABORATE IN URMA UNEI DOCUMENTARI SUSTINUTE. ESTE STRICT INTERZISA PRELUAREA ARTICOLELOR DE PE SITE SI PREZENTAREA LOR LA ORELE DE CURS. Referatele din aceasta sectiune sunt trimise de diferiti colaboratori ai proiectului nostru. Referatele va sunt prezentate pentru COMPLETAREA STUDIULUI INDIVIDUAL, si va incurajam si sustinem sa faceti si voi altele noi bazate pe cercetari proprii.
