Проведя экспериментальные измерения, необходимо по величине измеренного сопротивления R рассчитать значение удельной проводимости, используя выражение (6). Полученные значения s заносятся в таблицу измерений.
По результатам расчётов строится графическая зависимость ln s = f (1/ T). Она представляет собой прямую линию, из наклона которой определяется энергия активации собственной или примесной проводимости.
Для этого на экспериментальной прямой выбираются две точки, соответствующие температурам 1/ T 1 и 1/ T 2, и определяются по таблице измерений соответствующие значения ln s 1 и ln s 2.
Ширина запрещенной зоны или энергия активации определяются по формуле:
D E = 2 k ×(ln s 2- ln s 1)/(1/ T 1-1/ T 2), (17)
где k – постоянная Больцмана, равная 8,62×10-5 эВ/К.
По полученным значениям D E необходимо, пользуясь справочными данными, определить тип полупрповодникового материала или, в случае малых значения D E, тип химического элемента, используемого в качестве примесных атомов.
Справочные данные
Значения ширины запрещённой зоны DEg некоторых полупроводников при 300 K
| Материал | Si | Ge | SiC | GaAs | GaSb | InAs | InSb |
| DEg, эВ | 1,11 | 0,67 | 2,8-3,1 | 1,43 | 0,69 | 0,36 | 0,18 |
| Материал | GaP | InP | CdS | CdSe | CdTe | PbS | Se |
| DEg, эВ | 2,25 | 1,28 | 2,53 | 1,74 | 1,5 | 0,37 | 1,74 |
Значения энергии активаци примесной проводимости DEД, DEА
| Ge, DEg0, =0,79 эВ | Примесь DEд, эВ | P 0,012 | As 0,0127 | Sb 0,0096 | Li 0,0093 | S 0,18 | Se 0,14-0,28 |
| Примесь DEа, эВ | B 0,0104 | Al 0,0102 | Ga 0,0108 | In 0,0112 | Mn 0,16-0,37 | Ni 0,22-0,30 | |
| Si, DEg0, =1,09 эВ | Примесь DEд, эВ | P 0,045 | As 0,049 | Sb 0,039 | V 0,22 | S 0,18 | Cr 0,5 |
| Примесь DEа, эВ | B 0,045 | Al 0,049 | Ga 0,065 | In 0,016 | Zn 0,31-0,55 | Ni 0,36 | |
|
GaAs DEgо, =1,5 эВ | Примесь DEд, эВ | Te 0,01 | V 0,22 | Si 0,006 | O+ 0,7 | S 0,006 | Se 0,006 |
| Примесь DEа, эВ | Mn 0,11 | Ni 0,21 | Co 0,16 | Fe 0,49 | Li 0,01 | Ge 0,035 | |
|
InSb DEgо, =0,25 эВ | Примесь DEд, эВ | Te 0,001 | S 0,001 | Se 0,001 | |||
| Примесь DEа, эВ | Al 0,04 | Ag 0,06 | Zn 0,01 | Ge 0,1 | Cd 0,003 | Cu 0,02 |
DEg0 – ширина запрещенной зоны полупроводника при 0 К.
4.8. Контрольные вопросы
1. Что такое полупроводник?
2. Что называется электропроводностью?
3. Какой физический смысл имеет удельная электропроводность?
4. Что такое собственный (примесный) полупроводник?
5. Что такое подвижность носителей заряда?
6. Что такое основные и неосновные носители зарядов?
7. Чему равны удельная проводимость собственного, донорного и акцепторного полупроводников (формулы)?
8. Как следует понимать термин “энергия активации”?
9. Чему равна энергия активации собственного (примесного) полупроводника?
10. Каков характер температурной зависимости концентрации носителей заряда и удельной проводимости примесного полупроводника и чем они отличаются?
11. Почему в эксперименте получается одна прямая линия, тогда как на теоретической зависимости три прямолинейных участка?
12. На каком участке температурной зависимости удельной проводимости работают промышленные полупроводниковые приборы?
Литература
1. В.В. Пасынков «Материалы электронной техники», М.: ВШ., 1980 г.
2. З.Ф.Воробей, С.Н.Кураева, А.П.Казанцев «Лабораторный практикум» ч. 1, Мн.: РТИ, 1991 г.
3. Н.П. Богородицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев, «Электротехнические материалы», Л.: «Энергия», 1997 г.
4. Н. В. Шалимова, «Физика полупроводников», М.: «Энергоатомиздат», 1985 г.
5. Г.И. Епифанов,, «Физика твёрдого тела», М.: «Наука», 1978 г.
6. А.П. Казанцев «Электротехнические материалы», Мн.: Дизайн ПРО, 1998 г., 2001г.
|
| Поделиться: |
