ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПРОВОДИМОСТИ ПОЛУПРОВОЛНИКОВ
По своим электрическим свойствам полупроводники занимают промежуточное положение между металлами (удельная проводимость s~108 Ом-1·м-1) и диэлектриками (s~10-15 Ом-1·м-1). Полупроводник представляет собой кристаллическое вещество, атомы в котором связаны ковалентными связями. Как правило, атомы полупроводниковых материалов принадлежат к четвёртой группе таблицы Менделеева (Si, Ge и др.). Ковалентные связи между атомами образуются внешними (валентными) электронами. Ковалентная связь достаточно легко может быть нарушена, если валентному электрону этой связи сообщить некоторую энергию DЕ, сравнимую с тепловой энергией kT. При разрыве связи возникают свободные электроны, которые могут перемещаться в веществе, создаваяпроводимость полупроводника. Число свободных электронов увеличивается при увеличении температуры. Поэтому проводимость s полупроводников растёт с ростом температуры.
запрещённой зоной. Ширина запрещённой зоны сравнима с тепловой энергией kT и является характеристикой вещества полупроводника. При сообщении электрону, образующему ковалентную связь, тепловой энергии, достаточной для разрыва связи, электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости и создаёт электронную проводимость полупроводника (рис.2).
Сказанное означает, что дырка может перемещаться по кристаллу, создавая дырочную проводимость полупроводника. Очевидно, что число свободных электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне. Если кристалл полупроводника не содержит атомов других веществ (примесей), проводимость его называется собственной проводимостью. Таким образом, химически чистый полупроводник обладает собственной электронной и дырочной проводимостью.
(1)
Сопротивление вещества R~1/s, поэтому для электрического сопротивления полупроводника имеем:
(2)
Изучая зависимость сопротивления полупроводника от температуры (2) можно найти ширину запрещённой зоны DЕ. Логарифмируя уравнение (2) по основанию натурального логарифма, получаем: (3) Отсюда видно, что график зависимости lnR от 1/T представляет собой прямую линию (y = а + b·x), имеющую угловой коэффициент b=DE/2k. Следовательно: (4)
Как правило, величина DЕ измеряется во внесистемных единицах энергии – электрон-вольтах. Нахождение ширины запрещённой зоны в электрон-вольтах производится по формуле:
(5)
Здесь е = 1,6·10-19 Кл – заряд электрона, k = 1,38·10-23 Дж/K – постоянная Больцмана. Целью работы является получение температурной зависимости сопротивления Rх полупроводника и определение ширины DЕ его запрещённой зоны.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (559)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |