Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья





отчет. по лабораторной работе №24. Основные понятия и определения.



 

 

 

 

 отчет

по лабораторной работе №24

на тему:

 

«Исследование электрических свойств полупроводниковых материалов»

 

 

Основные понятия и определения.

Полупроводниками называют материалы с сильной зависимостью удельной проводимости от внешних энергетических воздействий и содержания примесей. В полупроводниках появление носителей заряда возможно лишь при разрыве собственных валентных связей либо при ионизации примесных атомов. Основными характеристиками энергетических затрат являются DЭ - ширина запрещенной зоны, DЭПР - энергия ионизации примесей.

В общем случае удельная проводимость g = enm, где n и m - концентрация и подвижность носителей заряда, меняющиеся с температурой.

График зависимости ln(n) от 1/T условно делится на три участка. При низких температурах (1-й участок) донорные уровни заполнены электронами. С увеличением температуры (условно 2-й участок) электроны переходят в зону проводимости. Увеличивающаяся при этом концентрация электронов в зоне проводимости определяется выражением:

где: NC - эффективная плотность состояний в зоне проводимости, энергия которых приведена к дну зоны проводимости; ND - концентрация доноров; DЭD - энергия ионизации доноров.

3-й участок называют областью собственной проводимости. Концентрация носителей определяется выражением:

где: NB - эффективная плотность состояний в валентной зоне; DЭ - ширина запрещенной зоны.

Зависимость подвижности носителей заряда от температуры выражена намного слабее,. чем для концентрации, поэтому общий вид зависимости удельной проводимости от температуры определяется в основном зависимостью от нее концентрации носителей заряда.

 

Результаты измерений:

  1. Таблица 2.2

 

Материал T, K T-1, K-1 R, Ом r, Ом*м g, См/м ln g

 

Si

0,003401 0,000753 1327,434 7,191003
0,003356 0,000767 1304,348 7,173458
0,0033 0,000787 1271,186 7,147706
0,003247 0,0008 7,130899
0,003195 0,00082 1219,512 7,106206
0,003096 127,4 0,000849 1177,394 7,071059
0,003003 133,5 0,00089 1123,596 7,024289
0,002874 137,1 0,000914 1094,092 6,99768
0,002793 0,000927 1079,137 6,983917

 

Ge

0,003401 276,16 0,001841 543,1634 6,29741
0,003356 285,5 0,001903 525,394 6,264149
0,0033 296,2 0,001975 506,4146 6,227356
0,003247 303,5 0,002023 494,2339 6,203009
0,003195 311,8 0,002079 481,0776 6,176029
0,003096 315,3 0,002102 475,7374 6,164866
0,003003 0,001933 517,2414 6,24851
0,002874 251,2 0,001675 597,1338 6,392141
0,002793 258,2 0,001721 580,945 6,364656

 

SiC

0,003401 276,16 0,000914 1093,613 6,997242
0,003356 285,5 0,000818 1221,896 7,108159
0,0033 296,2 0,000672 1488,095 7,305252
0,003247 303,5 0,000601 1663,34 7,416583
0,003195 311,8 0,000505 1979,414 7,590556
0,003096 315,3 0,000421 2374,169 7,772403
0,003003 0,000341 2934,272 7,984215
0,002874 251,2 0,000281 3561,254 8,177868
0,002793 258,2 0,000241 4145,937 8,329884

 

 

Si L = 0,03 м S = 2,00E-07 м2
Ge L = 0,03 м S = 2,00E-07 м2
SiC L = 0,01 м S = 1,20E-06 м2

 

 

  1.  График (для всех исследованных материалов приведен на одном рисунке)

 

 

 

3. Таблица 2.3

 

Материал r, Ом*м g, См/м mn, м2/(В*с) ND, м-3

 

Si

0,000753 1327,434 0,157771 5,26E+22
0,000767 1304,348 0,152529 5,34E+22
0,000787 1271,186 0,146315 5,43E+22
0,0008 0,140449 5,56E+22
0,00082 1219,512 0,134907 5,65E+22
0,000849 1177,394 0,124706 5,90E+22
0,00089 1123,596 0,115554 6,08E+22
0,000914 1094,092 0,103501 6,61E+22
0,000927 1079,137 0,096424 6,99E+22

 

Ge

0,001841 543,1634 0,403301 8,42E+21
0,001903 525,394 0,394355 8,33E+21
0,001975 506,4146 0,383611 8,25E+21
0,002023 494,2339 0,373329 8,27E+21
0,002079 481,0776 0,363481 8,27E+21
0,002102 475,7374 0,344993 8,62E+21
0,001933 517,2414 0,327966 9,86E+21
0,001675 597,1338 0,304835 1,22E+22
0,001721 580,945 0,290831 1,25E+22

 

SiC

0,001841 543,1634 0,010204 6,70E+23
0,001903 525,394 0,010067 7,59E+23
0,001975 506,4146 0,009901 9,39E+23
0,002023 494,2339 0,00974 1,07E+24
0,002079 481,0776 0,009585 1,29E+24
0,002102 475,7374 0,009288 1,60E+24
0,001933 517,2414 0,009009 2,04E+24
0,001675 597,1338 0,008621 2,58E+24
0,001721 580,945 0,00838 3,09E+24

 

 

4. Для материалов, обладающих собственной электропроводностью, рассчитать ширину запрещенной зоны.

 

 ,

где: K = 8.56*10-5 эВ/К; n1(T1) и n1(T2) - собственные концентрации носителей заряда при двух значениях температуры T1, T2 в области собственной проводимости, которые находятся по формуле:

, где mp - подвижность дырок.

 

при T1 = 333K и T2 = 378K, получаем:

 

Ge: n1(T1) = 7.815·1021 м-3 ; n1(T2) = 3.317·1022 м-3          DЭ = 0.434 эВ,     

SiC: n1(T1) = 2.48·1021 м-3 ; n1(T2) = 5.976·1021 м-3 DЭ = 0.199 эВ,     

 

 

5. Вычислить энергию ионизации примесей:

,

 где: n(T1) и n(T2) - концентрации носителей заряда при двух значениях температуры T1, T2 в области примесной электропроводности: n = g/(emn).

Таким образом, при T1 = 294K и T2 = 298K, получаем:

SiC: n(T1) = 6.532 ·1020 м-3       n(T2) = 8.378·1020 м-3          ПР = 0.6474 эВ.

Ge: n(T1) = 9.363 ·1021 м-3       n(T2) = 9.707·1021 м-3          ПР = 0.2345 эВ.

 

ВЫВОД:

 в ходе работы были исследованы электрические свойства полупроводниковых материалов. Установлена температурная зависимость удельного сопротивления. Для Ge и SiC найдена энергия ионизации примесей. 

 

 



  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.