Исследование влияния температуры на удельную электропроводность полупроводника

Лабораторная работа № 5

Выполнил:

Кравченко В.Н.

Группа:ЭЭ-211

Проверил:

Шкаруба М. В.

Нефтеюганск

2013г.

Цели работы:

1. Построить зависимость изменения сопротивления кремниевого полупроводника с примесью фосфора от температуры, R = f(t).

2. Определить по ней зависимость изменения удельной электропроводности от температуры, lg() = f(1000/T).

3. По этой зависимости определить ширину запрещенной зоны кремния и энергию активации электронов фосфора .

Основные расчетные формулы:

Электропроводность полупроводников складывается из двух составляющих:

γ = γ_ē + γ_д,

где γ_ē – электронная электропроводность; γ_д – дырочная электропроводность.

Для наиболее широко используемых собственных полупроводников ширина запрещенной зоны составляет 0,5−2,5 эВ.

Чаще других в качестве основного полупроводника применяют элементы IV группы: кремний (ΔW = 1,12 эВ) и германий (ΔW = 0,72 эВ).

Для полупроводников с одним носителем заряда удельная электропроводность γ определяется выражением

где n − концентрация свободных носителей заряда, м^-3; q − величина заряда каждого из них; μ − подвижность носителей заряда, равная средней скорости носителя заряда (υ) к напряженности поля (E): υ/E, м²/(B∙c).

Электропроводность зависит от подвижности и числа носителей:

.

Для приближенных расчетов можно воспользоваться формулой

где ширина запрещенной зоны W исчисляется в эВ.

Приборы:

Порядок выполнения работы:

Рис. 1. Параметры образца полупроводника

Рис. 2.1. Экспериментальная зависимость R = f(t)

Рис. 2.2.Табл.-Экспериментальная зависимость R = f(t)

Рис. 3.1. Экспериментальная зависимость R = f(t) Рис. 3.2.Табл.- Экспериментальная зависимость R = f(t)

Рис. 4.1.Табл.-Расчетная зависимость r = f(t)

Рис. 4.2.Расчетная зависимость r = f(t)

Рис. 5.1. Табл.-Расчетная зависимость γ = f(t) Рис. 5.2. Расчетная зависимость γ = f(t) Рис. 6.1. Табл.-Зависимость ℓg(γ) = f(1000/T)

Рис. 6.2. Зависимость ℓg(γ) = f(1000/T)

Рис. 7. Определение ширины запрещенной зоны кремния

Рис. 8. Определение энергии активации примесей фосфора W_p

Вывод: При построить зависимости изменения сопротивления кремниевого полупроводника с примесью фосфора от температуры, R = f(t). Определили по ней зависимость изменения удельной электропроводности от температуры, lg() = f(1000/T). По этим зависимостям определил ширину запрещенной зоны кремния и энергию активации электронов фосфора .