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TU Berlin

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FP Versuch F13 Kapazitäts-Spannungs-Messungen

Standort:
IFKP (Arbeitsgruppe Prof. Kneissl)
Inhalt:
Dioden sind ein zentrales Element der modernen Halbleiterelektronik und finden in vielfältigen Bereichen Anwendung. So sind pn-Dioden Standard für die Gleichrichtung von Wechselspannungen und werden - je nach Materialkomposition und Aufbau - auch als Lichtemitter (LED, Laserdiode) oder Photoempfänger (Photodiode oder Solarzelle) verwendet.
Wichtige Parameter zur Beschreibung und Charakterisierung einer pn-Diode sind der Sättigungssperrstrom, der Idealitätsfaktor, die Breite der Verarmungszone, das build-in-Potential und das Profil der Dotierkonzentration nahe des Übergangs. Diese Werte lassen sich zerstörungsfrei ermitteln, indem Strom-Spannung- und Kapazitäts-Spannungs-Kennlinien aufgenommen und ausgewertet werden.
In diesem FP-Versuch sollen Methoden zur elektrischen Charakterisierung von pn-Übergängen kennengelernt werden. Hierzu werden sowohl kommerzielle LEDs und Gleichrichterdioden als auch an der TU Berlin erzeugte Dioden und LEDs mittels CV- und IV-Messungen untersucht. Aus den gemessenen Kennlinien werden Aussagen über den Aufbau, die Funktionsweise und typische Diodenparameter gewonnen.
Im Versuch wird ein Gerät zur Messung von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten (LCR) verwendet. Die Funktionsweise und die korrekte Bedienung sollen erlernt werden.
Lernziele bzw. Methoden:
• elektrische Charakterisierung von pn-Dioden
• Funktionsweise eines LCR-Gerätes erlernen, Verwendung für spannungsabhängige Kapazitätsmessungen
• Bestimmung charakteristischer Größen aus den Kennlinien (z.B. Sättigungssperrstrom, Idealitätsfaktors, build-in-Potential und Dotierprofil)
Literatur:
S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices. John Wiley and Sons (1981)
C. Kittel, Festkörperphysik, Oldenbourg (2006)
Ibach-Lüth: Festkörperphysik. Springer-Verlag Berlin-Heidelberg (1981)

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