Физико-химические основы РЭС. Иванов В.П - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1 Образование энергетических зон. Валентная, запрещенная и зона проводимости.
2 Зонная структура металлов, диэлектриков и полупроводников.
3 Примесные уровни в полупроводниках Доноры, акцепторы, собственные полупроводники.
4 Концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике. Уровень Ферми.
5 Концентрация носителей заряда и значение уровня Ферми в примесном полупроводнике. Три температурные
области проводимости.
6 Основные и неосновные, равновесные и неравновесные носители.
7 Закон действующих масс.
8 Сильнолегированные полупроводники.
[8, с. 142 – 171, 190 – 193]; [19, с. 5 – 19]
Лабораторная работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И ХОЛЛОВСКОЙ
ПОДВИЖНОСТИ ОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
Цель работы: определение концентрации и холловской подвижности основных носителей заряда в полупроводниках на
основании измерений эффекта Холла.
Приборы и принадлежности: электромагнит, источник тока, амперметр, потенциометр, нуль-прибор, образец
полупроводника.
Методические указания
Явление образования электрического поля E
H
в направлении, перпендикулярном действию внешнего поля при
помещении проводника в магнитное поле В называется эффектом Холла. Связь между E
H
и В можно представить в виде
E
H
= R
H
j B, (8.1)
где j – плотность тока; R
H
– постоянная Холла; В – напряженность магнитного поля.
Поскольку в эксперименте измеряется разность потенциалов и ток, а не напряженность электрического поля и
плотность тока, то выражение (8.1) удобнее представить в виде
U
H
= R
H
I B / d, (8.2)
где U
H
– холловская разность потенциалов (ЭДС Холла), I – ток, d – толщина образца.
Постоянная Холла связана с параметрами полупроводника
2
22
)(
np
np
H
npe
np
e
r
R
µ+µ
µ−µ
=
, (8.3)
где r – константа (в нашем случае r = 1,18); e – заряд электрона, р и n – концентрация дырок и электронов,
p
µ
и
n
µ
–
подвижность дырок и электронов.
В случае носителей заряда одного знака (примесный полупроводник в ионизированном состоянии) выражение можно
упростить: для
электронов
ne
rR
H
1
−= ; (8.4)
дырок
pe
rR
H
1
=
. (8.5)
Из этих выражений можно определить концентрацию носителей заряда, а зная электропроводность полупроводника, и
их подвижность
σ=µ
H
R . (8.6)
Тип носителей можно определить с помощью рис. 8.1.
Если размещение зарядов на боковых поверхностях полупроводника соответствует рисунку, значит носители –
электроны, если не соответствуют, значит – дырки.
Порядок выполнения работы
1 Изучить схему установки (рис. 8.2). Измерение эффекта Холла производится компенсационным методом. Эффект
Холла исследуется в постоянном магнитном поле при постоянном токе, текущем через образец. К образцу присоединены две
пары электродов, одна из которых служит для подведения к нему тока, а другая является зондами измерения ЭДС Холла U
H
.
2 Включить питание установки. Поскольку боковые зонды на образце расположены не строго на одной эквипотенциальной
поверхности, необходимо провести измерения поправки, т.е. зависимости напряжения на зондах от тока без магнитного поля U
n
.
Данные занести в табл. 8.1. Измерения повторить трижды.
3 Включить питание электромагнита и повторить измерения в магнитном поле. При этом будет измерена суммарная
разность потенциалов, представляющая сумму напряжения Холла и поправки U
0
. Найти напряжение Холла с учетом знака
поправки. Измерения повторить трижды. Результаты занести в табл. 8.1.

Страницы