Semiconduttori

1. Osservare il comportamento di una giunzione p-n sotto forma di un diodo semiconduttore e misurare la sua curva caratteristica corrente-tensione.

1. Ottenere un diodo a semiconduttore, un LED (diodo a emissione luminosa), una fonte di alimentazione, due multimetri digitali, un resistore da 1 kΩ, alcuni cavi e connettori a banana e un termometro.
2. Guarda il diodo a semiconduttore. Ci dovrebbe essere una band su una delle sue estremità. Il lato con la banda è il "catodo". Il lato senza la banda è l'"anodo".
3. Assicurarsi che l'alimentatore sia spento prima di collegare qualsiasi componente del circuito. Utilizzando i cavi a banana, collegare il terminale positivo della fonte di alimentazione a un lato del resistore e l'altro lato del resistore all'anodo del diodo. Quindi, collegare un multimetro in modalità amperometro al catodo del diodo e collegare l'altro terminale dell'amperometro al terminale negativo della fonte di alimentazione per completare il circuito.
4. Registra la temperatura nella stanza.
5. Impostare l'alimentatore per generare una corrente continua a 5 V e quindi accenderlo.
6. Posizionare il piombo positivo del multimetro sull'anodo del diodo e il piombo negativo sul catodo.
7. In questa configurazione, il diodo è considerato polarizzato in avanti, quindi dovrebbe esserci una corrente che scorre attraverso il circuito e il multimetro dovrebbe visualizzare una tensione. Registrare la tensione e la corrente visualizzate dai multimetri.
8. Regolare l'alimentatore per generare una tensione diversa. Registrare le letture di tensione e corrente dai due multimetri, che devono comunque essere collegati attraverso e in serie con il diodo.
9. Ripetere il passaggio precedente più volte per un intervallo di tensioni. Registra anche la temperatura ambiente durante ogni ripetizione.
10. Rimuovere il multimetro e spegnere l'alimentatore. Sebbene queste tensioni non siano a un livello pericoloso, è sempre più sicuro spegnere l'alimentazione quando si maneggiano i componenti del circuito.
11. Mantenere tutte le connessioni e l'impostazione uguali, tranne capovolgere il diodo. Il catodo è ora collegato a dove l'anodo era precedentemente collegato, e viceversa per l'anodo.
12. Riaccendere l'alimentatore e ricollegare il multimetro attraverso il diodo, con il piombo positivo del multimetro sull'anodo del diodo e il piombo negativo sul catodo.
13. Registrare la nuova tensione e corrente visualizzate. Potrebbe essere necessario regolare la sensibilità del multimetro. Il diodo è ora a polarità inversa, quindi solo una minuscola corrente sarà autorizzata a fluire attraverso il circuito.
14. Utilizzare l'equazione del diodo di Shockley per calcolare la corrente che passa attraverso il diodo in funzione della tensione attraverso il diodo e della temperatura del diodo. Supponiamo che i_sat = 4 10^-10 A.
15. Spegnere l'alimentatore e sostituire il diodo con un LED.
16. Il LED avrà due pin. Il pin più lungo è l'anodo e il pin più corto è il catodo. Osservare il LED in configurazioni con polarità in avanti e inversa.
17. Si noti che, poiché la corrente scorre solo quando il LED è polarizzato in avanti, il LED si accenderà solo quando si trova nella configurazione con polarità in avanti e sarà scuro nella configurazione con polarità inversa.