Технически университет – София
Филиал – Пловдив
Катедра “ Електротехника”
ПРОТОКОЛ №2
На: Айше Мехмед Ибрахим
Група: 33а
Специалност: АИУТ
Фак.№: 357129
Тема:
Измерване на специфичното съпротивление при полупроводникови материали
Проверил: ..............................
(гл. ас. Арнаудов )
1
I.Кратка теория:
Полупроводниковите материали имат кристална структура, най-често с ковалентна
връзка. При идеално чисти полупроводникови материали, без примеси и дефекти в
кристалната им решетка, електропроводимостта се дължи само на свободните
токоносители и се нарича собствена проводимост. При полупроводниковите материали
се наблюдава два типа електропроводимост: електронна и дупчеста. Процесът на
образуване на свободен електрон или дупка се нарича „йонизация“. Концентрацията на
електроните и на дупките в един полупроводник се наричат „равновесни
концентрации“:
2
33
. .exp
.
W
np n A
k T
?
??
==
??
??
Където А е константа на материала, W
33
– широчината на забранената зона, К –
константа на Болцман (к=8,56.10
-5
eV), Т – абсолютна температура.
За примеси най-често се използват елементи от 3 или 5 група от таблицата на
Менделеев. Ако основният полупроводников материал е от 4 група (Si, Ge), то в
зависимост от валентността на примесния елемент се различават: донорни (5
валентност) и акцепторни (3 валентност) примеси. Примесните атоми се включват в
кристалната решетка на основния полупроводников материал като заместват
собствените атоми във връзките им.
Собствената проводимост на полупроводниковия материал се образува от
електронната (?
n
) и дупчеста (?
p
) проводимост:
npnp
nke pk e
???
= += +
Където е – заряд на електрона; n,p – концентрация на електроните и дупките; k
n
,k
p
–
проводимост на електроните и дупките.
В действителност електроните имат по-голяма подвижност поради различната
инертност при движение, затова собствената проводимост на полупроводника има
преобладаващ електронен характер.
Специалната проводимост при полупроводниковите материали е сума от
собствената (?
соб
) и примесната ( ?
пр
) проводимост:
33
1 2
exp exp
cob np
np
W
W
A A
kT kT
???
?
=+
?
??
?
??
=–+–
??
??
??
??
където ?W
33
е широчината на забранената зона в основния полупроводников
материал; ?W
np
е широчината на забранената зона образувана между примесните нива и
съответната валентна зона.
Електропроводимостта на полупроводниковите материали зависи от външни
въздействия: светлина, електрично поле, температура. Проводимостта на осветения
полупроводников материал е значително по-голяма от проводимостта на тъмно, това
явление се нарича „външен фотоефект“. С повишаване на температурата,
концентрацията на електрони и дупки бързо нараства.
Изследва се зависимостта на специфичната проводимост от температурата на
образци от различни полупроводникови материали (Ge, Si). Четири волфрамови
електрода с форма на остриета, монтирани на изолационне държател и разположен в
права линия на равни разстояния се допират до повърхността на монокристала.
Компенсаторът е уред, с който може да се измерва потенциалната разлика между две
точки и работи със сравняване на напрежения, включени еднопосочни. Специфичното
2
съпротивление ? се определя от:
3
2.10,
U
lm
I
? ?
–
= ?
II.Опитни резултати:
L,m S,m
2
Si #1 7,1.10
-3
0,503.10
-6
Ge #21,3.10
-3
2,246.10
-6
Ge #38,2.10
-3
1,327.10
-6
21
21
3
12
33
3
1 2
1.
273; ,/; ; ;
.()
lnln
; W2 ..10,
1 1
10
TT
R
T
R Rl R S
T tSm
R S lRTT
tgktg eV
TT
???
?
??
??
–
=+= == =
–
–
= ? =
??
–
??
??
Образец #1 – Si (силиций)
№ t,
O
CT,K 1/T,[1/K].10
-3
R
1
,k?
1
?
,[?.m]
1
?
,[S/m]
?
1
,[1/K] ?W
33
,eV
110 2833,539,17 0,6491,5410,0017-
220 2933,419,33 0,6601,5150,00500,0147
330 3033,309,80 0,6941,4410,00460,0449
440 3133,1910,260,7261,3770,00610,0412
550 3233,0910,890,7711,2970,00580,0599
Изменение на ?v спрямо температурата Т
0.64
0.66
0.68
0.7
0.72
0.74
0.76
0.78
280290300310320330
3
