Εργαστήριο Φυσικής Ημιαγωγικών Διατάξεων

Στο πλαίσιο της διδασκαλίας του μαθήματος θα διεξαχθούν σεμινάρια και εργαστηριακές ασκήσεις με σκοπό την εμβάθυνση στα διδασκόμενα θέματα, τόσο σε θεωρητικό, όσο και σε πειραματικό επίπεδο. Οι ασκήσεις που θα πραγματοποιηθούν χωρίζονται τις παρακάτω κατηγορίες:

Α. Εισαγωγικά:
Εκμάθηση οργάνων που θα χρησιμοποιηθούν στα πειράματα (πολύμετρα, αμπερόμετρα, βολτόμετρα, παλμογράφοι, γεννήτριες σήματος, τροφοδοτικά κτλ). Εμβάθυνση στη θεωρία μετρήσεων, σφάλματα και διάδοση σφαλμάτων.
Τεχνικές συνδεσμολογίας οργάνων και κυκλωμάτων. Εξοικείωση με τις ημιαγωγικές διατάξεις, έλεγχος καλής λειτουργίας και κανόνες συνδεσμολογίας σε κύκλωμα. Κανόνες ασφαλείας και προφυλάξεις.

Β. Ανορθωτικές ημιαγωγικές διατάξεις:Ανόρθωση και σταθεροποίηση εναλλασσόμενης τάσης με χρήση διόδων και πυκνωτών. Στην άσκηση αυτή θα μελετηθεί η απλή και διπλή (πλήρης) ανόρθωση μιας εναλλασσόμενης τάσης, χρησιμοποιώντας διόδους του εμπορίου και παρατηρώντας την κυματομορφή εξόδου σε παλμογράφο. Επίσης θα εξετασθεί η χρήση πυκνωτών για την εξομάλυνση της τάσης.
Προσδιορισμός των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών ημιαγωγικών ετεροδομών με μετρήσεις αγωγιμότητας και φαινομένου Hall σε δείγματα γεωμετρίας van der Pauw. Θα προσδιοριστεί η αγωγιμότητα, η συγκέντρωση και η ευκινησία των φορέων, καθώς και ο τύπος του ημιαγωγού (n ή p), σε κατάλληλα προετοιμασμένα ημιαγωγικά δείγματα γεωμετρίας van der Pauw, με μετρήσεις ρεύματος-τάσης, παρουσία μαγνητικού πεδίου και χωρίς πεδίο.
Ρεύµα ορθής και ανάστροφής πόλωσης και χωρητικότητα περιοχής απογύμνωσης στις επαφές pn, pin και Schottky. Θα προσδιοριστεί η κατανομή φορέων στις παραπάνω ημιαγωγικές ετεροδομές με μετρήσεις χωρητικότητας συναρτήσει τάσης.
Ανορθωτική λειτουργία και μελέτη της ανορθωτικής επαφής μετάλλου- ημιαγωγού σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Προσδιορισμός του ενεργειακού χάσματος του ημιαγωγού. Θα πραγματοποιηθεί ανάλυση των μηχανισμών ρεύματος σε διόδους επαφών pn ή Schottky σε νέα ημιαγωγικά υλικά, με μετρήσεις ρεύματος συναρτήσει τάσης σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Γ. Ημιαγωγικές οπτικές διατάξεις: Μελέτη της εκπομπής φωτός από διατάξεις LED, συναρτήσει του ρεύματος και του μήκους κύματος εκπομπής. Θα μελετηθεί η απόκριση φωτοδιόδων (LED) διαφορετικών χρωμάτων εκπομπής (κόκκινο, πράσινο και μπλε) σε συνάρτηση με το ρεύμα ορθής πόλωσης, καθώς και η φασματική τους ανάλυση με τη βοήθεια ενός μονοχρωμάτορα.
Μελέτη της απόκρισης φωτοανιχνευτών κατασκευασμένων από φωτοδιόδους. Θα μελετηθεί η χρήση φωτοδιόδων για την κατασκευή φωτοανιχνευτών, χρησιμοποιώντας ανάστροφη πόλωση της φωτοδιόδου και μετρώντας το ρεύμα με ένα πικοαμπερόμετρο.

Δ. Διατάξεις τρανζίστορ: Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών λειτουργίας Τρανζίστορ Επίδρασης εγκάρσιου Πεδίου (JFET). Θα προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά λειτουργίας με μετρήσεις ρεύματος-τάσης, σε διαφορετικές συνθήκες πόλωσης του τρανζίστορ, χρησιμοποιώντας πηγές τάσης και κατάλληλη κυκλωματική συνδεσμολογία.
Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών λειτουργίας Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (MOSFET). Θα προσδιοριστεί η διαγωγιμότητα του τρανζίστορ συναρτήσει της τάσης της πύλης, η τάση στραγγαλισμού, καθώς και οι χαρακτηριστικές καμπύλες του MOSFET. Επιπλέον, θα εξετασθεί η χρήση του MOSFET ως διακόπτη.
Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών λειτουργίας Διπολικού Τρανζίστορ (BJT). Θα προσδιοριστούν οι χαρακτηριστικές καμπύλες εκπομπού και συλλέκτη και θα υπολογιστεί το κέρδος ρεύματος β σαν συνάρτηση του ρεύματος συλλέκτη.