Essays.club - Получите бесплатные рефераты, курсовые работы и научные статьи
Поиск

Изучение влияния температуры на проводимость металлов и полупроводников

Автор:   •  Апрель 17, 2023  •  Лабораторная работа  •  1,119 Слов (5 Страниц)  •  150 Просмотры

Страница 1 из 5

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Лабораторная работа № 3.11

Тема:

«Изучение влияния температуры на проводимость

металлов и полупроводников»

Выполнили:

Студенты группы

Проверил:

Минск, 2012


  1. Цель работы.

а)  Изучить теорию электропроводности твердых тел.

б)  Исследовать температурную зависимость электропроводности металла и

полупроводника.

в)  Рассчитать энергию активации собственного полупроводника.

  1. Основные рабочие формулы.

Зависимость между приложенным к твердому телу электрическим полем и результирующим током устанавливается законом Ома:

[pic 1],                                                      (1)

где [pic 2] – плотность тока; [pic 3] – напряженность электрического поля; [pic 4] - удельная электрическая проводимость; [pic 5]– элементарный заряд; [pic 6] – концентрация носителей тока; [pic 7]– их подвижность. Различие между металлами и неметаллами можно оценить по величине проводимости: у металлов [pic 8]~107 Ом-1 м-1, а у диэлектриков [pic 9]~10-10 Ом-1 м-1.

Для многих чистых металлов (медь, платина) зависимость сопротивления от температуры имеет линейный характер в достаточно широком интервале температур [pic 10]:

[pic 11],                                         (2)

где [pic 12] и [pic 13] - сопротивление металла при [pic 14] и [pic 15] соответственно, а [pic 16] - средний температурный коэффициент сопротивления для данного металла, определяемый выражением

[pic 17].                                                               (3)

В случае полупроводников образуются два типа носителей тока: электроны и дырки. Удельная электрическая проницаемость имеет вид

[pic 18],                                              (4)

где индекс [pic 19] относится к параметрам электрона, а [pic 20] - к параметрам дырок. Так как при [pic 21] К концентрация носителей тока в зоне проводимости равна нулю, то и [pic 22], и для возникновения носителей тока в полупроводнике необходимо сообщить электронам валентной зоны дополнительную энергию, чтобы перевести их в свободную зону.

Минимальная энергия [pic 23], необходимая для перевода электрона из валентной зоны в свободную, называется энергией активации. Эта энергия затрачивается на образование пары носителей тока, т.е. для перехода электронов в зону проводимости и образования дырки. Расчеты, учитывающие заполнение электронами квантовых состояний с энергией [pic 24], согласно распределению Ферми-Дирака, показывают, что для собственных полупроводников уровень Ферми располагается в запрещенной зоне ниже дна зоны проводимости и определяется соотношением

[pic 25],                                        (5)

где [pic 26] и [pic 27] - эффективные массы электрона и дырки. Так как второй член в этом выражении равен нулю при [pic 28] К и мал при [pic 29] К, то им можно пренебречь, и тогда

[pic 30].                                                               (6)

Следовательно, уровень Ферми находится примерно на середине запрещенной зоны.

Для электронов, находящихся в зоне проводимости, [pic 31] (при температурах, не превышающих 104 К), распределении Ферми-Дирака переходит в распределение Максвелла-Больцмана:

...

Скачать:   txt (8.3 Kb)   pdf (678.5 Kb)   docx (482.5 Kb)  
Продолжить читать еще 4 страниц(ы) »
Доступно только на Essays.club