лаба 5 шк
.docxФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Омский государственный технический университет
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА УДЕЛЬНУЮ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКА
Вариант №18
Выполнил:
студент группы Э-222с
Тарасов Д. Ю.
Проверил: преподаватель
Шкаруба М.В.
Омск 2014
Цели работы:
1. Построить зависимость изменения сопротивления кремниевого полупроводника с примесью фосфора от температуры,R = f(t).
2.
Определить по ней зависимость изменения
удельной электропроводности от
температуры,lg(
)
= f(1000/T).
3. По
этой зависимости определить ширину
запрещенной зоны кремния
и энергию активации электронов фосфора
.
Теоретические положения
К полупроводникам относятся материалы, которые по величине удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.
У большинства используемых в технике полупроводников ширина запрещенной зоны ΔW = 0,05–3,2 эВ. Благодаря сравнительно небольшой ширине запрещенной зоны под влиянием поглощения некоторого количества энергии отдельные возбужденные электроны могут быть переброшены через запрещенную зону в зону проводимости (передача энергии электронам может происходить посредством температуры, света, электрического поля, механических усилий и т. д.). На месте электронов, ушедших из заполненной зоны, остаются свободные места – «электронные дырки».
Полупроводники можно разделить на собственные и примесные. В чистом (собственном) полупроводнике число электронов и дырок равно между собой. Место дырок могут занимать другие электроны из валентной зоны. Таким образом, дырка может перемещаться по полупроводнику. При приложении к полупроводнику внешнего электрического поля электроны перемещаются в одном направлении, а дырки – в другом. Поэтому электропроводность полупроводников складывается из двух составляющих:
γ = γē + γд,
где γē – электронная электропроводность; γд – дырочная электропроводность.
Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
Для полупроводников с одним носителем заряда удельная электропроводность γ определяется выражением
где n
− концентрация свободных носителей
заряда, м-3;q
− величина заряда каждого из них;μ −
подвижность носителей заряда, равная
средней скорости носителя заряда (υ) к
напряженности поля (E):
υ/E,
м2/(B∙c).
Полупроводник имеет следующие размеры:
-сечение S=10мм*мм;
Длину l=5мм
|
n |
t |
R, Ом |
P |
y |
1000/T |
lg(y) |
|
0 |
-160 |
265,4422 |
0,530884 |
1883,649 |
8,838 |
3,2750 |
|
1 |
-150 |
232,2577 |
0,464515 |
2152,781 |
8,120 |
3,3330 |
|
2 |
-140 |
206,9999 |
0,414000 |
2415,460 |
7,510 |
3,3830 |
|
3 |
-130 |
187,9187 |
0,375837 |
2660,725 |
6,986 |
3,4250 |
|
4 |
-120 |
171,3839 |
0,342768 |
2917,427 |
6,530 |
3,4650 |
|
5 |
-110 |
159,9448 |
0,319890 |
3126,078 |
6,129 |
3,4950 |
|
6 |
-90 |
142,5509 |
0,285102 |
3507,519 |
5,460 |
3,5450 |
|
7 |
-70 |
129,1130 |
0,258226 |
3872,577 |
4,922 |
3,5880 |
|
8 |
-50 |
122,7355 |
0,245471 |
4073,801 |
4,481 |
3,6100 |
|
9 |
-20 |
119,9417 |
0,239883 |
4168,692 |
3,950 |
3,6200 |
|
10 |
0 |
121,3305 |
0,242661 |
4120,975 |
3,661 |
3,6150 |
|
11 |
20 |
124,1566 |
0,248313 |
4027,172 |
3,411 |
3,6050 |
|
12 |
40 |
129,1130 |
0,258226 |
3872,577 |
3,193 |
3,5880 |
|
13 |
60 |
136,1351 |
0,272270 |
3672,822 |
3,002 |
3,5650 |
|
14 |
80 |
144,5341 |
0,289068 |
3459,391 |
2,832 |
3,5390 |
|
15 |
100 |
153,6279 |
0,307256 |
3254,6l7 |
2,680 |
3,5125 |
|
16 |
120 |
162,5439 |
0,325088 |
3076,092 |
2,544 |
3,4880 |
|
17 |
160 |
181,5390 |
0,363078 |
2754,229 |
2,309 |
3,4400 |
|
18 |
200 |
206,0488 |
0,412098 |
2426,610 |
2,113 |
3,3850 |
|
19 |
250 |
233,8676 |
0,467735 |
2137,962 |
1,911 |
3,3300 |
|
20 |
300 |
274,7703 |
0,549541 |
1819,702 |
1,745 |
3,2600 |
|
21 |
350 |
315,4786 |
0,630957 |
1584,894 |
1,605 |
3,2000 |
|
22 |
400 |
353,1588 |
0,706318 |
1415,794 |
1,486 |
3,1510 |
|
23 |
450 |
397,1642 |
0,794328 |
1258,925 |
1,383 |
3,1000 |
|
24 |
500 |
445,6255 |
0,891251 |
1122,018 |
1,293 |
3,0500 |
|
25 |
600 |
529,6270 |
1,059254 |
944,061 |
1,145 |
2,9750 |
|
26 |
650 |
567,5055 |
1,135011 |
881,049 |
1,083 |
2,9450 |
|
27 |
700 |
580,7244 |
1,161449 |
860,994 |
1,028 |
2,9350 |
|
28 |
760 |
576,7267 |
1,153453 |
866,962 |
0,968 |
2,9380 |
|
29 |
800 |
561,0092 |
1,122018 |
891,251 |
0,932 |
2,9500 |
|
30 |
850 |
428,5190 |
0,857038 |
1166,809 |
0,890 |
3,0670 |
|
31 |
900 |
335,3281 |
0,670656 |
1491,077 |
0,852 |
3,1735 |
|
32 |
950 |
267,2821 |
0,534564 |
1870,683 |
0,818 |
3,2720 |
|
33 |
1000 |
216,2569 |
0,432514 |
2312,065 |
0,785 |
3,3640 |
|
34 |
1100 |
149,2692 |
0,298538 |
3349,653 |
0,728 |
3,5250 |
|
35 |
1200 |
108,1359 |
0,216272 |
4623,811 |
0,679 |
3,6650 |
Зависимость R=f(t)
Зависимость P=f(t)
Зависимость Y=f(t)
Определение
ширины запрещенной зоны кремния
lg(γ)= f(1000/T)
DWsi=1.12131 эВ
Энергия
активации электронов фосфора
Wp=0,0317209эВ
Вывод: Мы научилисьстроить зависимость изменения сопротивления кремниевого полупроводника с примесью фосфора от температуры,R = f(t).
Определили
по ней зависимость изменения удельной
электропроводности от температуры,lg(
)
= f(1000/T).
По
этой зависимости определили ширину
запрещенной зоны кремния
и энергию активации электронов фосфора
.
=1,12131
эВ
=0,0317209
эВ