1. Teoria lucrarii

Separarea sarcinilor electrice in zona stratului de baraj determina aparitia unei capacitati electrice a jonctiunii p - n, calculabila dupa relatia condensatorului plan:

        C = e ·S/x_b , (1)

unde e este permitivitatea electrica a materialului semiconductor, S aria jonctiunii, iar x_b grosimea stratului de baraj:

         (2)

unde:

• N_A, N_D reprezinta concentratia impuritatilor acceptoare, respectiv donoare,
• V_b diferenta interna de potential de contact (potential de difuzie) si
• U tensiunea aplicata jonctiunii (<0 pentru tensiuni inverse, >0 pentru tensiuni directe).

        C_b = C_0b /(1- U/V_b)^1/2 . (3)

Pentru alte profile de impurificare a jonctiunii exponentul 1/2 are alte valori (1/3 pentru jonctiunea liniar gradata). Prin masurarea capacitatii de baraj in functie de tensiunea inversa aplicata, cu derivarile corespunzatoare, se obtine direct distributia impuritatilor in zona jontiunii:

         (4)

Pentru tensiuni directe aplicate jonctiunii, pe langa capacitatea barierei apare capacitatea de difuzie, datorata transportului prin difuzie a sarcinilor libere minoritare in zonele neutre sub actiunea campului electric aplicat din exterior. Expresia capacitatii de difuzie este:

        C_d = C_0d · e ^{q·U / (k·T)} = C_0d · e ^{q·U / V}t (5)

unde V_t = k_B·T/q este tensiunea electrica termica. Capacitatea electrica a jonctiunii p - n este:

        C = C_b + C_d (6)

La tensiuni inverse capacitatea de difuzie este neglijabila fata de cea de bariera, iar pentru tensiuni directe mai mari decat 3V_t ( » 0,1 V ) conteaza doar capacitatea de difuzie.

2. Montajul experimental

Tensiunea continua pe dioda D se aplica prin intermediul potentiometrului P si a rezistentei R = 1 Mohm, ce are rolul de-a bloca tensiunea alternativa de la capacimetru si se masoara cu voltmetrul V. Condensatorul C, blocheaza trecerea curentului continuu catre capacimetru, valoarea mare a capacitatii sale in serie cu capacitatea jonctiunii face ca valoarea masurata pe capacimetru sa fie practic capacitatea jonctiunii .(1/C_J +1/C @ 1/C_J)

3. Modul de lucru

• Se realizeaza montajul prezentat anterior.
• Se aplica tensiune inversa pe potentiometru (minus fata de masa).
• Se masoara tensiunea pe dioda si capacitaea ei pentru 4 -5 valori ale tensiunii aplicate, cu pas de 1V.
• Se aplica tensiune directa pe potentiometru (plus fata de masa).
• Se masoara tensiunea pe dioda si capacitatea ei pentru 4 -5 valori de tensiuni aplicate, cu pas de 0,1 V.

Se reprezinta grafic capacitatea masurata in functie de tensiunea aplicata. Se reprezinta grafic logaritmul natural al capacitatii in functie de tensiunea aplicata. Din portiunea liniara de la tensiuni directe mari extrapolata la U =0 se determina C_0d , fiindca:

Se reprezimnta grafic 1/C² in functie de tensiunea aplicata. Din portiunea liniara de la tensiuni inverse se determina C_b0 ( extrapolarea lui 1/C² la U=0) si potentialul barierei V_b (panta dreptei), fiindca:

5. Rezultate experimentale
 

Nr. crt.	U(V)	C(nF)	lnC	1/C2