半导体实验报告1.doc

半导体物理实验报告 物理学院 12级电子3班 郭旭洪 学号：3112008307 合作者：冯嘉进 实验一 半导体的霍尔效应 实验目的 1、了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2、学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的VH-IS和VH-IM曲线。 3、确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。 实验仪器 霍尔效应实验组合仪 实验步骤 ⑴ 开关机前，测试仪的“IS调节”和“IM调节”旋钮均置零位（即逆时针旋到底）。 ⑵ 按图1.2 连接测试仪与实验仪之间各组连线。注意：①样品各电极引线与对应的双刀开关之间的连线已由制造厂家连接好，请勿再动！②严禁将测试仪的励磁电源“IM输出”误接到实验仪的 “IS输入”或“ＶＨ、输出”处，否则，一旦通电，霍尔样品即遭损坏！样品共有三对电极，其中A、A/或C、C/用于测量霍尔电压，A、C或A/、C/用于测量电导，D、E为样品工作电流电极。样品的几何尺寸为：d=0.5mm ,b=4.0mm ,A、C电极间距l=3.0mm。仪器出产前，霍尔片已调至中心位置。霍尔片性脆易碎，电极甚细易断，严防撞击，或用手去摸，否则，即遭损坏! 霍尔片放置在电磁铁空隙中间，在需要调节霍尔片位置时，必须谨慎，切勿随意改变y轴方向的高度，以免霍尔片与磁极面磨擦而受损。 ⑶ 接通电源，预热数分钟，电流表显示“.000”( 当按下“测量选择”键时 )或“0.00”（放开“测量选择”键时），电压表显示为“0.00”。 ⑷ 置“测量选择”于IS挡（放键），电流表所示的值即随“IS调节”旋钮顺时针转动而增大，其变化范围为0-10mA，此时电压表所示读数为“不等势”电压值，它随IS增大而增大，IS换向，ＶＨ极性改号（此乃“不等势”电压值，可通过“对称测量法”予以消除）。 图1.2　实验线路连接装置图 ⑸ 置“测量选择”于IM挡（按键），顺时针转动“IM调节” 旋钮，电流表变化范围为0-1A。此时值随IM增大而增大，IM换向，ＶＨ极性改号（其绝对值随IM 流向不同而异，此乃副效应而致，可通过“对称测量法”予以消除）。至此，应将“IM调节”旋钮置零位（即逆时针旋到底）。 ⑹ 放开测量选择键，再测，调节，然后将“输出”切换开关倒向-侧，测量电压（电极间电压）；换向，亦改号。这些说明霍尔样品的各电极工作均正常，可进行测量。将“输出”切换开关恢复一侧。 实验数据及处理 下表 IM=0.0600A IS取值范围为1.00-4.00mA IS(mA) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH=(V1+V2+V3+V4)/4 1 -2.8 2.9 -2.8 2.9 -2.85 1.5 -4.3 4.3 -4.2 4.4 -4.3 2 -5.7 5.7 -5.6 5.8 -5.7 2.5 -7.1 7.2 -7.1 7.2 -7.15 3 -8.6 8.6 -8.5 8.7 -8.6 4 -11.5 11.5 -11.4 11.6 -11.5 1、测绘VH-IS曲线 下表 IS=3.00mA IM的取值范围为0.300-0.800A IM(A) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH=(V1+V2+V3+V4)/4 0.3 -4.3 4.2 -4.2 4.3 -4.25 0.4 -5.7 5.7 -5.6 5.7 -5.675 0.5 -7.1 7.1 -7.1 7.2 -7.125 0.6 -8.6 8.6 -8.5 8.6 -8.575 0.7 -10 10 -9.9 10.1 -10 0.8 -11.5 11.5 -11.4 11.5 -11.475 2、测绘VH-IM曲线 3、测量Vσ值 在IM=0时，取IS=0.25mA，测得Vσ=-18.85mV 4、确定样品导电类型 取IS=0.25mA，IM=0.6A，测得VA’A=-0.06mV 5、求样品的RH、n、σ、μ RH=VHd/ISB*108=6.75*103（厘米3/库伦） n=1/(|RH|e)=9.23*1014/cm3 σ=neμ=21(S/M) μ=|RH|σ=1.41*103 实验二 半导体PN结的物理特性及弱电流测量 实验目的 1、在温室时，测量PN结电流与电压的关系 2、在不同温度条件下，测量PN结电流与电压关系并计算玻尔兹曼常数 3、掌握用运算放大器组成电流—电压变换器测量弱电流的方法 实验仪器及材料 1、PN结物理特性测定仪 2、测试电路 3、保温杯级温度计 实验原理 PN结物理特性及玻尔兹曼常数测量 由半导体物理学可知，PN结的正向电流－电压关系满足： （2-1） 式（2-1）中I是通过PN结的正向电流，是不随电压