Физико-химические основы РЭС. Иванов В.П - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

На рис. 7.3 приведены графики зависимости сопротивления от температуры. Из
них видно, что сопротивление металла при
Т = 0 стремится к нулю, в то время как для
полупроводников и диэлектриков оно приближается к бесконечности.
Таким образом различия в электропроводности (величине обратной
сопротивлению) между металлами и полупроводниками – качественное, а между
полупроводниками и диэлектриками – количественное.
Проводимость у полупроводников возникает лишь в результате возбуждения
электронов, что означает перевод электронов из валентной зоны в зону
проводимости. Это может осуществляться путем нагрева или облучения.
Удельная проводимость полупроводника описывается соотношением
)(
pinii
pne µ
+
µ
=
σ
, (7.1)
где n
i
и р
i
– концентрации электронов и дырок в собственном полупроводнике, µ
n
, µ
p
–
их подвижности.
Учитывая зависимость концентрации носителей заряда от температуры, получим
)2/exp(
0
kTE
gi
−σ=σ
, (7.2)
где
0
σ – константа, E
g
– ширина запрещенной зоны, k – постоянная Больцмана.
Логарифмируя (7.2), находим
Tk
E
g
i
1
2
lnln
0
−σ=σ . (7.3)
В координатах )1(ln Тf=σ – это линейная зависимость, по углу наклона которой можно определить ширину
запрещенной зоны. В случае примесного полупроводника график будет иметь точку перелома, разделяющую его на области
примесной и собственной проводимости, которые отличаются энергией активации (а значит и углом наклона).
Порядок выполнения работы
1 Установить образец полупроводника в измерительную кассету и поместить в ванну термостата (рис. 7.4).
Рис. 7.4 Схема установки для
изучения зависимости
электросопротивления
полупроводников
от температуры: 1 – образец
полупроводника, 2 – электропечь,
3 – термопара, 4 – омметр
2 Включить омметр и милливольтметр, дать им прогреться в течение 10 – 15 мин. Провести несколько измерений
электросопротивления при комнатной температуре, проверить стабильность показаний омметра.
3 Включить нагрев печи и провести измерения электросопротивления при температуре от 20 °С до 120 °С через 5 °С.
Данные занести в табл. 7.1.
7.1 Влияние температуры на электропроводность полупроводника
t, °С
R, Ом T, К 1/T, К
–1
ρ, Ом ⋅ м σ, (Ом ⋅ м)
– 1
In σ
4 Пересчитать сопротивление в удельную электропроводность и построить график зависимости In σ = f (1 / Т).
5 Методом наименьших квадратов определить ширину запрещенной зоны полупроводника. Сравнить со справочными
данными. Если на экспериментальном графике выявляется перелом, произвести отдельно расчеты для температурного
интервала собственной и примесной проводимости.
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 Тип приборов и характеристика полупроводника.
3 Метод измерения сопротивления, схема установки.
4 Таблица экспериментальных данных и график зависимости In σ = = f (1 / Т).
5 Расчет ширины запрещенной зоны.
6 Сравнение полученных данных со справочными.
Контрольные вопросы
Рис. 7.3 Зависимость
сопротивления твердых тел от
температуры: 1 – металлы;
2 – полупроводники и
диэлектрики
R, Ом
Т, К
2
1
2 1
3
4

Страницы