Изучение температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации проводимости

Работу выполнил:

фамилия

Меняйлов

имя

Дмитрий

отчество

Сергеевич

группа

З-2д01

Энергия активации проводимости — это ...

Минимальное количество энергии, которое должны получить электроны донорной примеси, для того чтобы попасть в зону проводимости

Существуют полупроводники n-типа и p-типа, схематично представленные на рисунке

[pic 1]

Роль примеси в проводнике n-типа:

Примесь отдает электроны в кристалл

Роль примеси в проводнике p-типа:

Образуется свободная дырка, перемещающаяся по связям кремния, а значит участвующая в проводимости кристалла

На эмпирической диаграмме

[pic 2]

Ec —

Дно зоны проводимости

Ev —

Поток валентной зоны

Ea —

Энергетические уровни акцепторной примеси

Ed —

Энергетические уровни донорной примеси

ΔE —

Энергия активации

ΔEa —

Энергия активация акцепторной примеси

ΔEd —

Энергия активации донорной примеси

Сопротивление полупроводника уменьшается с ростом температуры согласно уравнению:

R = 

R0exp(ΔE/2kT)

где

R0 —

Постоянная величина, характерная для данного полупроводника

ΔE —

Энергия активации проводимости

k —

Постоянная Больцмана

T —

Абсолютная температура

Если построить зависимость ln Rот [pic 3], то она должна иметь вид

прямой

,

из которой определяют значение

Энергии активации

.

[pic 4]

где

U —

Напряжение

I —

Сила тока

k —

Постоянная Больцмана

tg φ —

Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс

ΔE —

Энергия активации проводимости

[pic 5]

Обозначения

П —

потенциометр

ТС —

Термистор

V —

Вольтметр

μA —

Микроамперметр

K —

Ключ

ε —

Источник

U (В)

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

I (A), 10–5

6

13

19

24

31

38

45

52

60

68

76

84

92

99

t, °C

T, K

[pic 6], K

I (A)

U (В)

R (Ом)

ln R

20

293

3,41*10-3

19*10–5

1,5

7,89*103

8,97

25

298

3,36*10-3

21*10–5

1,5

7,14*103

8,87

30

303

3,3*10-3

24*10–5

1,5

6,25*103

8,74

35

308

3,25*10-3

27*10–5

1,5

5,56*103

8,62

40

313

3,19*10-3

30*10–5

1,5

5*103

8,52

45

318

3,14*10-3

33*10–5

1,5

4,55*103

8,42

50

323

3,1*10-3

37*10–5

1,5

4,05*103

8,31

55

328

3,05*10-3

40*10–5

1,5

3,75*103

8,23

60

333

3*10-3

44*10–5

1,5

3,41*103

8,13

65

338

2,96*10-3

49*10–5

1,5

3,06*103

8,03

70

343

2,92*10-3

53*10–5

1,5

2,83*103

7,95

75

348

2,87*10-3

59*10–5

1,5

2,54*103

7,84

80

353

2,83*10-3

64*10–5

1,5

2,34*103

7,76

85

358

2,79*10-3

69*10–5

1,5

2,17*103

7,68

90

363

2,75*10-3

75*10–5

1,5

2*103

7,6

95

368

2,72*10-3

80*10–5

1,5

1,88*103

7,54

100

373

2,68*10-3

88*10–5

1,5

1,7*103

7.44